UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE COAHUILA

UNIDAD 2

CALIDAD DE SERVICIOS (QOS)

MATERIA

REDES CONVERGENTES

PROF.

OSCAR

ALUMNOS

JESUS EDGARDO CARDONA GARCIA Y RODRIGO REYES CERECERO

CALIDAD DE SERVICIO

Capacidad de dar un buen servicio

Es el conjunto de requisitos de servicio que la red debe de cumplir para asegurar un nivel de servicio de red adecuado

Diversas tecnologas que garantizan una cierta calidad para los distintos servicios de la red

Problemas en redes de datos conmutados

Bajo rendimiento Debido a la carga variante de otros usuarios compartiendo los mismos recursos de red, la tasa de bits (el mximo rendimiento) que puede ser provista para una cierta transmisin de datos puede ser muy lenta para servicios en tiempo real si toda la transmisin de datos obtiene el mismo nivel de prioridad. Paquetes sueltos Los ruteadores pueden fallar en liberar algunos paquetes si ellos llegan cuando los buffers ya estn llenos. Algunos, ninguno o todos los paquetes pueden quedar sueltos dependiendo del estado de la red, y es imposible determinar que pasar de antemano. La aplicacin del receptor puede preguntar por la informacin que ser retransmitida posiblemente causando largos retardos a lo largo de la transmisin. Retardos Puede ocurrir que los paquetes tomen un largo perodo en alcanzar su destino, debido a que pueden permanecer en largas colas o tomen una ruta menos directa para prevenir la congestin de la red. En algunos casos, los retardos excesivos pueden inutilizar aplicaciones tales como VoIP o juegos en lnea.

Latencia

Puede tomar bastante tiempo para que cada paquete llegue a su destino, porque puede quedar atascado

en largas colas, o tomar una ruta menos directa para evitar la congestin. Esto es diferente de rendimiento,

ya que el retraso puede mejorar con el tiempo, incluso si el rendimiento es casi normal.

Jitter

Los paquetes del transmisor pueden llegar a su destino con diferentes retardos. Un retardo de un paquete

vara impredeciblemente con su posicin en las colas de los ruteadores a lo largo del camino entre el

transmisor y el destino. Esta variacin en retardo se conoce como jitter y puede afectar seriamente la

calidad del flujo de audio y/o vdeo.

Entrega de paquetes fuera de orden

Cuando un conjunto de paquetes relacionados entre s son encaminados a Internet, los paquetes pueden

tomar diferentes rutas, resultando en diferentes retardos. Esto ocasiona que los paquetes lleguen en

diferente orden de como fueron enviados.

Errores

A veces, los paquetes son mal dirigidos, combinados entre s o corrompidos cuando se encaminan. El

receptor tiene que detectarlos y justo cuando el paquete es liberado, pregunta al transmisor para repetirlo

as mismo.

SOLUCIONES PARA LA CALIDAD DE SERVICIO

El proyecto PlaNetS ampla las arquitecturas de calidad de servicio actuales en redes locales para proporcionar calidad de servicio extremo a extremo. Por lo tanto el objetivo es que desde los propios dispositivos locales que tiene el usuario hasta la entrada/salida del entorno residencial se guarda el esquema de QoS UPnP

Los objetivos concretos son:

1. Diseo de un mecanismo de gestin de QoS extremo a extremo, potencialmente desde un dispositivo multimedia en una red local a otro en otra red local, incluyendo la configuracin de la QoS en las pasarelas, red de acceso y ncleo de la red.

2. Flexibilidad en el soporte de distintas tecnologas de red y dispositivos perifricos.

3. Desarrollo de un modelo de datos flexible que permita la integracin de la gestin de la calidad de servicio en sistemas heterogneos, y que tenga en cuenta distintos aspectos que influyen en la calidad de un servicio.

4. Soporte a calidad de servicio con prioridades y parametrizada.

5. Basado, en la medida de lo posible, en soluciones estndares.

BEST-EFFORT

Mecanismo de mejor esfuerzo o entrega de mejor esfuerzo (Best-effort delivery, en ingls) designa un tipo de servicio de red en el que la red no puede garantizar que los datos lleguen a su destino, ni ofrecer al usuario una determinada calidad de servicio (QoS) en sus comunicaciones.

Limitaciones del modelo best-effort

Las nicas redes diseadas desde el principio para soportar tanto trfico tradicional (TCP y UDP) como trfico de tiempo real son las redes ATM. No obstante, el uso de ATM supone construir una segunda infraestructura de red para el trfico de tiempo real, o bien sustituir la configuracin previa basada en IP por ATM, y ambas alternativas son costosas. Asimismo, los inconvenientes citados del modelo best-effort han propiciado el surgimiento de alternativas ms fiables, diseadas para ofrecer calidad de servicio (QoS) y robustez en las comunicaciones. Es el caso de los llamados Servicios Diferenciados (DiffServ) y Servicios Integrados (IntServ); ambos proporcionan un servicio de red que garantiza la entrega final de los datos.

Servicios Integrados o IntServ constituyen una arquitectura cuyo cometido es gestionar los recursos necesarios para garantizar calidad de servicio en una red de computadoras. El concepto que los servicios integrados proponen para cumplir con su cometido, requiere de una nueva arquitectura de protocolos que es difcilmente escalable. Esto se debe a que funciona realizando una reserva extremo a extremo de recursos en los elementos que conforman la red a nivel de aplicacin.

IntServ

FUNCIONES DE LA ARQUITECTURA DE SERVICIOS INTEGRADOS Dentro de la arquitectura de servicios integrados, podran distinguirse las siguientes funciones principales:

Control de admisin

Enrutamiento

Disciplina del servicio

Descarte de paquetes

CONTROL DE ADMISIN

Antes de enviar la informacin a travs de la red se reservarn los recursos en funcin de la QoS que se necesite. Para esto hay implementado un protocolo de reserva de recursos denominado RSVP (ReServation Protocol).

En una nueva sesin:

Declaracin de los requerimientos de QoS: Se realizar mediante RSPEC (Request SPECification)

Caracterizacin del trfico que ser enviado a la red: Se har mediante TSPEC (Traffic SPECification).

ENRUTAMIENTO

Los routers se basarn en la QoS de cada flujo de datos para

enrutar los paquetes. Para ello los paquetes sern clasificados por

flujos. Una vez clasificados pasarn por un organizador que dictar

el modo en que se envan los paquetes. Los paquetes sern

enviados a una de las colas con QoS, o bien, si no se ha

especificado QoS alguna, sern enviados a la cola por defecto

asociada al servicio Best Effort.

DISCIPLINA DE SERVICIO

Funcionamiento con el que trabajarn las colas para llevar a cabo la mencionada diferenciacin atendiendo a la QoS de los flujos. Para tratar la disciplina de servicio existen varias tcnicas:

FIFO (First In First Out): Es la tcnica ms extendida, aunque para el caso de servicios integrados resulta irrelevante. Esto se debe a que esta tcnica no proporciona la opcin de dar preferencia a distintos flujos de comunicacin.

WFQ (Weighted Fair Queuing): Es una tcnica que proporciona mltiples colas de espera. Se asignar a cada cola de espera un determinado flujo, as se lograr un peso (W) distinto en funcin de cuan buena sea la QoS requerida por cada flujo. Por ejemplo: si un flujo A requiere una calidad de servicio con W=12 y un flujo B requiere otra calidad de servicio con W=1. Este tipo de disciplina enviar 12 bits de flujo A y 1 bits de flujo B por ciclo.

DESCARTE DE PAQUETES

Con el fin de evitar colapsos en las redes de comunicacin se realizan

controles de congestin. A continuacin se introducirn tres mtodos

para realizar control de congestin mediante descarte de paquetes.

Tail drop: Descarta los paquetes recin llegados con el fin de no llenar las colas.

QoS: Descarta los paquetes con menos calidad de servicio.

RED (Random Early Detection) : Descarta continua y aleatoriamente paquetes de una manera controlada, as se estar tratando la

congestin de la red antes de que se produzca. Es uno de los ms

utilizados.

SERVICIOS DIFERENCIADOS DIFFSERV (DIFFERENTIATED SERVICES)

Intenta evitar los problemas de escalabilidad que plantea IntServ/RSVP.

Se basa en marcar los paquetes con una etiqueta y acordar con todos los routers un tratamiento segn la etiqueta:

No hay reserva de recursos por flujo (los routers no ven los flujos)

No hay protocolo de sealizacin

No hay informacin de estado en los routers.

Las garantas de calidad de servicio no son tan estrictas como en IntServ, pero en muchos casos son suficientes.

Puesto que los paquetes se clasifican en clases a veces a esto se le denomina CoS (Class of Service).

Clasificacin y

Marcado de trfico

La mayora de las herramientas QoS clasifican el trafico. El cual permite a cada

clase de trafico recibir un trato diferente con respecto a otras clases de trafico.

La clasificacin permite a los dispositivos decidir que paquetes son parte de

cada clase de servicio.

En QoS a los diferentes tipos de trafico se le llama clases de servicio.

Herramientas de Clasificacin y Marcado de Trafico

ACL NBAR Ruteo basado en polticas CAR MQC basado en clases DSCP IP Precedence CoS

Casi todas las herramientas QoS usan la clasificacin en algn nivel. Para poner

un paquete en una cola de espera diferente a otro paquete, el IOS debe

diferenciar de alguna forma entre los dos paquetes.

ACL (Access Control List)

Mtodo popular en redes para controlar que nodos de la red, tienen qu

permisos, sobre el sistema que implementa las ACLs.

Se trata de una lista secuencial de sentencias de permiso o denegacin, que se

aplican a direcciones o protocolos de capa superior.

Las ACLs brindan una manera poderosa de controlar el trfico de entrada o

salida de la red.

NBAR (Network Based Application Recognition)

NBAR ha sido diseado como una aplicacin para el reconocimiento de trfico en la red con el

propsito de implementar QoS.

Sin embargo, es posible darle un sin nmero de aplicaciones adicionales con el propsito de

controlar el trfico con objetivos de seguridad o solamente remover el trfico indeseable en un

determinado enlace.

En este sentido una de las prestaciones ms interesantes de NBAR es la posibilidad de identificar

campos especficos en un paquete http, tales como una URL especfica o ciertos clientes web.

En este caso y a fines de ejemplo se definir una clase llamada "descarte" que clasifica toda URL de http

que contenga un programa nombrado "readme.exe".

Router(config)#class-map descarte

Router(config-cmap)#match protocol http url "*readme.exe*"

Genere una poltica para marcar el trfico que se ha clasificado en el paso anterior. Para esto lo

marcaremos con un valor de DSCP igual a 1:

Router(config)#policy-map trafico_indeseable

Router(config-pmap)#class descarte

Router(config-pmap)#set ip dscp 1

Configure NBAR de modo que inicie el proceso de descubrimiento de trfico para todos los protocolos

conocidos en una interfaz en particular.

Router(config)#interface serial 0/0

Router(config-if)#ip nbar protocol-discovery

Ejemplo

Ahora es necesario aplicar la poltica que hemos definido antes, a la interfaz en la que ingresa el

trfico que se desea marcar.

Router(config-if)#service-policy input trafico_indeseable

Cree una lista de control de acceso que deniegue el trfico marcado:

Router(config)#access-list 110 deny ip any any dscp 1

Router(config)#access-list 110 permit ip any any

A continuacin slo resta aplicar esa lista de acceso a la interfaz elegida para filtrar el trfico:

Router(config)#interface fastethernet 0/0

Router(config-if)#ip access-group 110 out

PBR (Policy-based Routing)

Tcnica para implementar decisiones de enrutamiento basadas en polticas definidas por el

administrador de la red.

El comportamiento habitual de un router cuando recibe un paquete es la de reenviarlo en funcin

de la direccin IP destino incluida en el paquete, que utiliza para comparar con su tabla de

enrutamiento.

Sin embargo, en algunos casos puede ser interesante reenviar el trfico segn otros criterios,

como la direccin origen del paquete, el tipo de trfico o cualquier otra informacin contenida en

el paquete.

CAR (Commited Acess Rate)

Es un mtodo que permite administrar el trfico no deseado de modo de asegurarnos que no

afecte el trfico propio de la operacin de la red.

Consideraciones:

CAR solamente afecta el trafico IP. Esencialmente, CAR controla el ancho de banda que puede ocupar cierta tipo de trfico, que

es definido a travs de una ACL.

CAR puede referirse tanto al trfico que ingresa, como al que sale a travs de la interfaz en la que se aplica CAR.

La implementacin de CAR se realiza en 2 pasos sencillos:

Creacin de una ACL para definir el trfico que se desea limitar. Utilizar el comando rate-limit, referenciando la ACL anterior en la interfaz ms cercana

posible al origen del trfico, para indicar el ancho de banda que se asignar a este trfico.

MQC (Modular QoS Command-Line )

Un lenguaje estandarizado para QoS proporciona tres beneficios principales:

1. Minimiza la curva de aprendizaje, el nmero de errores de aprovisionamiento, y el tiempo y

costo de implementacin.

2. Proporciona un comportamiento consistente de todo el hardware, que se ajusta a la

especificacin MQC, independientemente del entorno de hardware. Esto permite la transicin

perfecta de configuraciones de QoS entre las plataformas, por lo que es fcil de transportar las

polticas de calidad de servicio durante las actualizaciones de hardware.

3. Permite la insercin rpida de las nuevas caractersticas e innovaciones tecnolgicas en

cualquier plataforma, a causa de la estructura extensible. Este marco tambin aprovecha los

conocimientos y la metodologa existente del usuario.

DSCP (Differentiated Services Code Point)

Un problema general que todos los esquemas de trazado de tres bits tienen, es que simplemente

no tienen suficiente profundidad para apoyar las muchas clases de trfico que atraviesan las

redes de hoy en da, por ejemplo:

Los valores de marcado 6 y 7 reservados a los protocolos de control de red/entre redes, 5 se

utiliza generalmente para voz, 4 para todas las formas de vdeo, 3 para llamadas de

sealizacin, 0 para el best-effort.

Y slo los valores de marcado 2 y 1 estn disponibles para todas las otras clases de trfico.

La insuficiencia de los 3 bits de profundidad de marcado llevaron a la definicin de un conjunto

ms reciente de estndares de marcado IP: la arquitectura de servicios diferenciados(DiffServ).

Los Servicios Diferenciados utilizan 6 bits para marcado IP lo que permite 64 niveles de

marcacin de profundidad (valores de 0 a 63), sin embargo, tenga en cuenta que estos 64

niveles no representan en s mismo o reflejan la prioridad de la aplicacin, solamente se utilizan

para distinguir los flujos unos de los otros. Cada valor de marcado es un DSCP.

IPP (IP Precedence)

IP Precedence es uno de los mtodos de Servicios Diferenciados para la ubicacin de recursos en

la red.

Los Tres bits en la cabecera IP designados como el campo de tipo de servicio (ToS) puede ser

manipulado para informar a los dispositivos de

red que una prioridad debera ser dada al paquete IP a medida que este viaja a travs de la

red.

CoS (Class of Service)

Clase de Servicio es una forma de gestin de trfico en una red mediante la agrupacin de tipos

similares de trfico.

A diferencia de calidad de servicio (QoS) de gestin del trfico, la tecnologa de clases de

servicio no garantizan un nivel de servicio en trminos de ancho de banda y tiempo de entrega,

sino que ofrecen un "best-effort".

Por otro lado, la tecnologa de CoS es ms sencillo de manejar y ms escalable como una red

crece en la estructura y el volumen de trfico.

Uno puede pensar en CoS como el control del trfico granulado grueso" y QoS como el control

de trfico de granulado fino".

Administracin de la

Congestin.

Las caractersticas de gestin de la congestin operan para controlar la congestin una vez que

ocurre.

Cada algoritmo de encolamiento fue diseado para solucionar un problema de trafico de red

especifico y tiene un efecto sobre el desempeo de la red.

Algunos algoritmos usados para la gestin de la congestin son:

Implementation de colas

FIFO- First-In, First-Out

PQ- Priority Queuing

WFQ- Flow Base Weighted Fair Queuing

CBWFQ- Class Based WFQ

LLQ- Low Latency Queuing

Entre otros

Implementacin de colas

Cada interfaz en los equipos de comunicaciones tiene su sistema de encolamiento basado en

hardware y en software.

El sistema de encolamiento basado en hardware siempre utiliza FIFO. El sistema de encolamiento basado en software puede ser seleccionado y configurado

dependiendo de la plataforma y la versin de sistema operativo.

Cada sistema de encolamiento tiene tres componentes principales:

Clasificacin: Selecciona la clase de trafico.

Poltica de Insercin: Determina si un paquete puede o no ser puesto en cola.

Poltica de Servicio: Se planifica la colocacin del paquete en la cola de salida (Encolamiento

basado en Hardware).

FIFO FIFO es el ms comn y el ms simple algoritmo de encolamiento, trabaja bien si el enlace no est

congestionado.

El primer paquete en ser colocado en la interfaz de salida es el primer paquete en salir.

El principal problema con FIFO es que cuando una estacin comienza la transferencia de archivos,

esta puede consumir todo el ancho de banda de cualquier interfaz, en detrimento de sesiones

interactivas.

LLQ Low Latency Queuing es tambin un algoritmo de encolamiento hbrido. LLQ es una combinacin

de Priority Queuing, Custom Queuing y WFQ.

LLQ adiciona una estricta cola de prioridad a la planificacin que realiza CBWFQ. LLQ est

diseado exclusivamente para Voz y aplicaciones de Video interactivo. La cola estricta de

prioridad es completamente vaciada antes de que las colas CBWFQ sean servidas.

PQ

Priority Queuing satisface los requerimientos de encolamiento para el trafico de Voz, pero cada

cola puede perjudicar colas de baja prioridad.

Esto significa, que las colas de baja prioridad puede que nunca se les permita transmitir paquetes

si las colas de ms alta prioridad siempre tiene trafico para transmitir

WFQ

Weighted Fair Queuing est diseado para proveer un igual tratamiento a todos los flujos de

trafico.

Un flujo es definido por la direccin origen/destino y el numero de puerto.

WFQ establece una cola separada para cada flujo de trafico, y transmite algo de trafico de

cada cola una a una.

De esta forma, los flujos con alto volmenes de paquetes no bloquean la transmisin de flujos con

pocos paquetes, tales como sesiones Telnet u otras aplicaciones interactivas.

CBWFQ

CB-WFQ es ms complejo de configurar que otros mecanismos de encolamiento. Esta complejidad

permite la libertad para organizar clases de trafico de acuerdo a una variedad de caractersticas

y aplicar polticas de encolamiento diferente a cada clase.

Existen tres pasos principales en el proceso de implementacin de CBWFQ:

Clasificar el trafico en clases

Aplicar polticas a las clases

Asignar una poltica de servicio a una interfaz

RED Random Early Detection es un mecanismo que descarta paquetes de forma aleatoria antes de que

la cola est llena. Esto permite que los paquetes seleccionados aleatoriamente bajen su velocidad

de transmisin.

Umbral Mnimo: La velocidad del descarte de paquetes es incrementada linealmente de acuerdo al incremento en el tamao de la cola, hasta que el tamao promedio de la

profundidad de la cola alcanza el umbral mximo.

Umbral Mximo: cuando el tamao promedio de la cola est sobre el umbral mximo, todos los paquetes son descartados.

Denominador de Probabilidad Marcada: Esta es la fraccin de paquetes descartados cuando la profundidad promedio de la cola est en el umbral mximo.

WRED Weighted Random Early Detection monitorea la profundidad promedio de la cola en el router y

determina cuando comenzar a descartar paquetes basado en la profundidad de la cola.

Cuando la profundidad promedio de la cola cruza el umbral mnimo definido, WRED comienza a

descartar paquetes (TCP y UDP) con una cierta probabilidad.

La idea de usar WRED es mantener la profundidad de la cola entre el umbral mnimo y mximo.

AutoQoS

Facilita al administrador de la red las pruebas bsicas de los atributos de QoS. AutoQoS clasifica

automticamente el trfico al implementar los comandos necesarios en la CLI del router.

AutoQoS ofrece los siguientes beneficios:

No requiere una comprensin avanzada de QoS del mismo modo que s se desea configurar desde la lnea de comandos.

Se pueden reutilizar las polticas de QoS y reutilizarlas, del mismo modo en que si se tratara de una plantilla.

Se ahorra mucho tiempo de configuracin.