CAPITULO II
MARCO
CONCEPTUAL
Índice
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Descripción |
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2.1 Reseña histórica |
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2.1.1 Petróleos de Venezuela |
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2.1.2
Procesos Tecnológicos |
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2.2 Antecedentes de la Investigación |
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2.3 Bases Teóricas |
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2.3.1 Calidad y Servicio |
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2.3.2 Política |
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2.3.3 Políticas de calidad de servicio en una red |
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2.3.4 Calidad de servicio |
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2.3.4.1 Función de la calidad de
servicio en una red |
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2.3.4.2
Fases para implementar QoS en una red. |
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2.3.4.3 Modelos de QoS en una red |
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2.3.4.5 Mecanismos de QoS |
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2.3.4.6 Métodos de configuración de QoS |
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2.4 Definición de Términos. |
2.1 Reseña Histórica
2.1.1 Petróleos de Venezuela
Petróleos
de Venezuela S.A. es la corporación estatal de
Pdvsa persigue la mayor efectividad en el
ámbito de la gestión comunicacional, a través de la divulgación oportuna y
efectiva de aquellos aspectos relevantes para el interés del pueblo venezolano,
con el fin de facilitar el ejercicio efectivo de la contraloría social. La
transparencia y rendición de cuentas también constituyen un valor fundamental
para PDVSA. En concordancia con este principio, la actuación del directorio, la
alta gerencia y los trabajadores en general obedece a los mandatos.
Pdvsa cumple con todas las actividades propias del negocio petrolero,
constituyéndose en una corporación verticalmente integrada, que abarca todos
los procesos, desde la explotación hasta la comercialización de los
hidrocarburos gaseosos y no gaseosos y sus derivados.
Gas: Con unas reservas probadas por 147 billones de pies cúbicos, Venezuela
es una de las potencias mundiales del sector de hidrocarburos gaseosos. En la
actualidad, la producción total de Gas es del orden de los 6300 MMPCED y
parte se utiliza en reinyección para mantener el factor de recobro de los
yacimientos, el resto va al mercado interno y consumos propios de la industria
petrolera.
2.1.2 Procesos Tecnológicos
Pdvsa Gas dentro de su estructura organizativa tiene a un proceso
tecnológico que lo rige denominado AIT (Automatización, Informática y
Telecomunicaciones) cuya misión es proveer a PDVSA GAS de soluciones de
tecnológicas, incorporando
productos y servicios
innovadores, que creen diferenciación competitiva y de alto valor, con un
equipo de trabajo altamente integrado al negocio, proactivo en su asesoramiento tecnológico,
ágil y flexible, orientado a lograr la soberanía tecnológica e impulsar el
desarrollo endógeno sustentable, con una
clara corresponsabilidad con la sociedad en materia, social, económica y
ambiental, alineado a los organismos
rectores del estado en materia tecnológica.
AIT Gas está estructurada por procesos
como se muestra a continuación:
2.1.2.1 Objetivos Estratégicos de AIT Gas.
- Garantizar una plataforma de
automatización, tecnología de información
y comunicaciones, única, integrada y coherente, que asegure el desempeño
eficiente de la actividades medulares de PDVSA GAS y en el entorno donde
se desenvuelve
- Apalancar con tecnología de AIT el desarrollo
eficiente de las actividades de la cadena de valor
- Habilitar la implantación y/o homologación de
los sistemas corporativos que
soportan la transparencia y rendición de cuenta de PDVSA GAS
- Impulsar el desarrollo y estabilización de un
ecosistema tecnológico que provea productos y servicios requeridos por
PDVSA GAS y que genere a la vez nuevas fuentes de riqueza para la nación
2.2 Antecedentes
de la investigación
Para
apoyar la realización de la “Propuesta de políticas de calidad de
servicios (QoS) en la plataforma WAN de las áreas operacionales Campo Mata,
Santa Rosa, San Joaquín, San Roque y Buena Vista de Pdvsa Gas Anaco”, se
tomaron en cuenta diversas investigaciones, las cuales sirvieron como base para
completar el tema expuesto
Primeramente se tomo en consideración 2
proyectos realizados en España y Colombia, en los cuales a pesar que los
autores no exponen el modelo metodológico utilizado, los dos proyectos
sirvieron como base para el diseño y la aplicabilidad de la calidad de servicio
en la redes.
Según
- Recopilación de material bibliográfico: artículos de revistas, Web,
monografías y normas oficiales.
- Estudio y clasificación de los parámetros relacionados con la calidad
de servicio.
- Estudio de los distintos protocolos y arquitecturas para la obtención
de QoS. Análisis de su funcionamiento.
- Estudio de la obtención de QoS en diversas tecnologías de red.
- Visualización de un ejemplo real de aplicación de diferentes técnicas
para la obtención de QoS.
Por otra
parte, J. García, O. Ibarra, A. Rodríguez, (2005) Grupo de Control y
Procesamiento Digital de Señales de
Carlos García García (2006) su tema de investigación
doctoral fue: Propuesta de arquitectura de QoS en entorno inalámbrico 802.11e
basado en Diffserv con ajuste dinámico de parámetros, el investigador expone
que los avances
tecnológicos no han venido acompañados de algún mecanismo que asegure un
adecuado acceso a los servicios multimedia, es decir, un soporte de Calidad de Servicio. En el
caso de las tecnologías inalámbricas, caracterizadas por su extrema dependencia
de las condiciones del entorno y su baja eficiencia en escenarios con múltiples
dispositivos móviles, el soporte de calidad de servicio cobra un especial
interés, es por ello el diseño de la propuesta
con el fin de darle solución a los entornos inalámbricos. Para la
gestión de la calidad de servicio, opto por el modelo de servicios diferenciados, el cual se
ajusto a las especiales características de las redes inalámbricas, decidió
trabajar sobre el estándar de mayor difusión, 802.11, de forma que los
resultados obtenidos en esta tesis pudiesen ser fácilmente aplicables a redes
reales.
La propuesta
fue finalmente validada mediante el empleo de la técnica de simulación sobre distintos escenarios de interés, a
través de los cuales se constata la mejora del rendimiento planteada y además
de ofrecer criterios de diseño para su aplicación.
En el 2005 se creó en Pdvsa
un Grupo de Optimización de red a nivel nacional con el fin de desarrollar los planes, mecanismos y
procedimientos para mejorar la confiabilidad y optimizar el uso de los recursos
de la red de
2. 3 Bases Teóricas
2.3.1 Calidad y servicio.
La calidad puede definirse
como el conjunto de características que posee un producto o servicio obtenidos
en un sistema productivo, así como su capacidad de satisfacción de los
requerimientos del usuario. La calidad supone que el producto o servicio debe
cumplir con las funciones y especificaciones para los que ha sido diseñado y
que deberán ajustarse a las expresadas por los consumidores o clientes del
mismo. La competitividad exigirá que todo ello se logre con rapidez y al mínimo
coste (Cuatrecasa, L., 1999)
La norma ISO 8402 citado
por Juan Carlos Añasco (2006) la define
textualmente como “la totalidad de características de un ente que le confiere
la aptitud de satisfacer las necesidades implícitas o explícitas”.
Según el autor (Kaoru Ishikawa, 1986), la calidad es
cumplir con los requerimientos que necesita el cliente con un mínimo de errores
y defectos, es satisfacer las necesidades de los clientes. Son los beneficios
obtenidos a partir de una mejor manera
de hacer las cosas y buscar la satisfacción de los clientes, como pueden ser:
la reducción de costos, presencia y permanencia en el mercado y la generación
de empleos.
Por otra
parte existen dos vertientes que derivan del concepto calidad. Por un lado
están las características del servicio o producto; por otro la capacidad del
servicio de dar satisfacción del cliente. “Calidad es el conjunto de cacterísticas de un producto que
satisfacen las necesidades de los cliente y en consecuencia, hacer
satisfactorio el producto”. (Juran, L.; Gryna, F.M., 1993: 296)
(George C.
Sackett, 2002), indica desde el punto de vista de la red, la calidad ofrecida
es el resultado de las prestaciones ofrecidas por cada una de las partes
implicadas; esto es, los terminales, la red de acceso, la red de transporte (core)
y los servicios. Al tratarse de elementos tan heterogéneos, aunque íntimamente
relacionados, es necesario abordar este tema por separado para cada uno de
ellos.
Para evaluar el grado de satisfacción del cliente se emplean diversas
técnicas, como las encuestas telefónicas o por correo. Existen otras más
sofisticadas, que se basan en el análisis de determinados parámetros, como la
evolución de la facturación de cada cliente (medida en general por el ARPU) o
su grado de fidelidad (medido en este caso por el churn). Al hablar de
calidad, el concepto más ampliamente aceptado es el de “calidad de servicio”
Servicio
Servicio se define como “el cambio que experimentan las condiciones de una persona, o de un bien perteneciente a alguna unidad económica, por efecto de la actividad desarrollada por una otra unidad económica, previa aprobación de la primera persona o unidad económica. Así al centrar la atención en el cambio se evita caracterizar el servicio como intangible. Hill distingue también entre la producción de un servicio y su resultado; el resultado de una actividad de servicio es el cambio que experimentan las condiciones de la persona o del bien en cuestión y es diferente del proceso de producción del servicio, que es la actividad que afecta a la persona o a los bienes pertenecientes a una unidad económica”. (Hill, 1977: 318).
Según los profesores (Zeithaml, Parausaraman y Berry,
1980), el servicio es básicamente intangible. Se hace difícil establecer especificaciones
precisas para su elaboración y para estandarizar su calidad, ya que son
prestaciones y experiencias, más que objetos.
(
En redes el servicio puede ser “el servicio adquirido
a una empresa de comunicaciones. Puede referirse a cualquier servicio digital
como T1, 56K, RDSI u otros servicio de transporte”. (Jade Clayton, 2002: 377)
2.3.2 Política
La
política, que dice relación con el ejercicio del poder, viene del griego
"polis" o ciudad. Hoy por hoy, la única manera de ejercer poder y de
gobernar los designios de los países, es por medio de la política (en cuanto a
naciones democráticas).
La
política, es la fuerza que mueve las naciones. Ya que todas las circunstancias
o decisiones importantes, pasan por una movida política. Y es que todo gobierno
democrático, depende de la política, para poder ejercer autoridad y tomar decisiones
en pro de los ciudadanos. (Enrique
Bonete Perales, 1998)
Según (Aristóteles, 1988), la política es el criterio o directriz de acción elegida como guía en
el proceso de toma de decisiones al poner en práctica o ejecutar las estrategias,
programas y proyectos específicos del nivel institucional.
La dimensión corporativa constituye el fundamento para el diseño de la
política empresarial, en particular en lo que afecta a la política económica de
la empresa, esto es, al desarrollo de los criterios y normas por los cuales se
asignan recursos disponibles en esa empresa. Así toda la política empresarial
como diseño de la asignación de los recursos, descansa, por tanto, en la
definición de la institución, de su filosofía y de su cultura empresarial, así
como es su estrategia, con el fin de poder establecer los criterios de gestión
empresarial. (Santiago García Echevarria, 1994: 291).
Cuando se establecen reglas o normas estrictas puede producirse una
actuación unívoca y puede contrarrestarse la arbitrariedad. Con ello se le pone
al superior una camisa de fuerza y por lo tanto serán menos sinceros sus
comportamientos directivos.
La política u objetivos de la calidad los establece la dirección y
constituyen la base del Sistema de Gestión de la calidad y punto de referencia
para dirigir la organización. Ambos especifican los resultados que se pretenden
obtener y ayudan a la organización a emplear adecuadamente sus recursos para
alcanzarlos. La política de calidad fundamentalmente proporciona un marco de
referencia para establecer y revisar los objetivos que se pretenden obtener en
materia de calidad. (Eca Global, 2006).
2.3.3 Políticas de calidad de servicio
en una red.
Según Cisco Systems C.A, (2001) las políticas de calidad de servicio en
telecomunicaciones, son diferentes niveles ó criterios de Calidad que se
asignan a cada tráfico tales como:
- Mínimo de Ancho
de Banda Garantizado
- Limites máximo
de Anchos de Banda
- Asignación de
prioridades por clase
- Administración
de la congestión
La política de calidad de servicio define varios atributos de red, como
prioridades de clientes o aplicaciones y acciones para tratar diferentes
categorías de tráfico. Normalmente, la política calidad de servicio (Quality of
service (QoS)) define lo siguiente:
- Grupos independientes de
tráfico de red denominados clases de servicio.
- Sistemas de medición para
regular la cantidad de tráfico de red de cada clase. Estas medidas
controlan el proceso de control del tráfico denominado medición.
- Una acción que un sistema
IPQoS y un encaminador Diffserv deben aplicar al flujo de un paquete. Este
tipo de acción se denomina comportamiento por salto (PHB).
- Cualquier seguimiento de
estadísticas que necesite su organización para una clase de servicio. Un
ejemplo es el tráfico generado por un cliente o aplicación específicos.
(Sun Microsystems, 2007)
Al planificar la política de calidad de servicio (QoS) se debe revisar,
clasificar y después priorizar los servicios que proporciona la red. También se
debe evaluar la cantidad de ancho de banda disponible para determinar la tasa a
la que cada clase de tráfico se transfiere en la red. A continuación se muestra
una tabla que representa un mapa de tareas para planificar la política de
calidad de servicio
|
Tarea |
Descripción |
|
1. Diseñar la distribución de red |
Identificar los hosts y router de la red para proporcionar servicios diferenciados. |
|
2.Definir las clases en las que los
servicios de la red deben dividirse. |
Examinar los tipos de servicios y acuerdos SLA que ofrece su organización
y determinar las clases de tráfico independientes a las que pertenece cada
servicio. |
|
3. Definir filtros para las clases. |
Determinar el mejor modo de separar
el tráfico de una clase específica del
flujo de tráfico de la red. |
|
4.Definir tasas de control de flujo
para medir el tráfico cuando los paquetes
salen del sistema IPQoS. |
Determinar tasas de flujo aceptables
para cada clase de tráfico. |
|
5.Definir los puntos DSCP o valores
de prioridad de usuario que se deben
utilizar en la política QoS. |
Planificar un esquema para determinar
el comportamiento de reenvío asignado a
un flujo de tráfico cuando lo controla
el router o nodo. |
|
6. Si procede, definir un plan de supervisión de estadísticas para los
flujos de tráfico de la red. |
Evaluar las clases de tráfico para determinar qué flujos de tráfico
deben supervisarse por cuestiones de
recopilación de datos o estadísticas. |
Tabla nº 1. Planificación
de la política QoS (Mapa de tareas),
Fuente: Guía de
administración del sistema: servicios IP, Junio de 2007
Existen dos formas
fundamentales de proporcionar QoS en las redes. La más sencilla consiste en
incrementar el ancho de banda bruto de las infraestructuras (sobre ingeniería
de red). La otra alternativa, sin embargo, es la que se basa en el empleo de
funciones como priorización de datos, colas, eliminación de la congestión y
modelado de tráfico. Ambas soluciones implican la realización de una buena gestión de los recursos de las redes.
Es aquí, donde aparece
En definitiva,
Las funciones que debe comprender una política son:
a) Toma de decisiones. Comparando el estado actual de la
red con el estado deseado (establecido en los SLAs entre cliente-proveedor) y
estudia la forma de cómo conseguirlo.
Se desarrolla en el Punto de Decisión de Políticas
(PDP) (ver figura de arquitectura general).
b) Aplicación. Permite conseguir una política deseada
utilizando comandos que aplicados sobre los distintos dispositivos de la red,
permiten cambiar su configuración para conseguir QoS.
Son las acciones que realiza el Punto de Aplicación
de Políticas (PEP) según las decisiones del Punto de Decisión (PDP).
c) Métrica. Estudio de la red y sus dispositivos para
comprobar si se han cumplido todas las políticas establecidas.
Prescripciones de política
(Policy Prescriptions)
Arquitectura general de
políticas, Fuente: Guía de administración del sistema: servicios IP, Junio de
2007
2.3.4
Calidad de Servicio
Según los profesores (Zeithaml, Parausaraman y Berry,
1980), calidad del servicio es la
amplitud de las discrepancia o diferencia que exista entre las expectativas o
deseos de los clientes y sus
percepciones”
La calidad
y más concretamente la calidad del
servicio, es una de las variables estratégicas que más va a influir en
la viabilidad empresarial, por ello conviene que se gestione adecuadamente, (Ruiz Olalla, C. 2001).
Según (Martha Elena Vargas Quiñones y Luzángela Aldana de
Vega, 2005), el servicio y la
calidad son hoy factores diferenciadores de organizaciones que asumen su éxito
desde la perspectiva de los clientes y referentes para elevar sus niveles de
competitividad
La calidad de los servicios sigue siendo un
asunto importante por varias razones; como dice (GUMMESSON, 1989):
- Las
organizaciones de servicios van retrasadas con respecto a los fabricantes
en cuanto a los esfuerzos por la calidad.
- Los clientes
de muchos sectores muestran una insatisfacción considerable por la calidad
de los servicios.
- En el sector
público, en el que los servicios se
crearon originariamente para ser un
elemento clave, la burocracia y otros elementos que no son de servicios se
han adueñado de la situación.
En el área de telecomunicaciones, la calidad de servicio hace referencia al hecho de que los paquetes que llegan a un dominio pueden recibir un tratamiento diferenciado. (Jorge Martínez Vicente Casares, 2005: 175)
Por ejemplo uno de los grandes retos al implementar
VoIP, especialmente en regiones en desarrollo, es garantizar que exista un
ancho de banda constante para las conversaciones. Para ofrecer una buena
calidad en la conversación, el ancho de banda que necesitan los dos flujos de
tráfico se debe garantizar con independencia del estado del resto de las
conexiones. (Alberto Escudero-Pacual, 2005: 70)
En el mundo de las telecomunicaciones el uso del término
QoS suele venir ligado a las técnicas y procedimientos utilizados para dar un
tratamiento preferente a unas clases de tráfico frente a otras, con el objetivo
de cumplir unos requisitos mínimos en parámetros como el retardo o el ancho de
banda. De esta forma, dicho término se usa a menudo de forma muy restrictiva,
distinguiéndose entre servicios con Qos y servicios sin QoS. En un sentido más
amplio del térmico QoS que denomina no sólo una técnica o un procedimiento, es
al que apuntan algunas definiciones de QoS, como la de UIT-T (E800): efecto
global de las prestaciones de un servicio que determinan el grado de
satisfacción de un usuario al utilizar dicho servicio. Esta definición
comprende muchas áreas de trabajo, recoge uno de los objetivos que deben
considerarse al utilizar el QoS: la satisfacción subjetiva de los usuarios
(calidad percibida)
Según el proveedor (Cisco System C.A, 2001), la
calidad de servicio se puede referir a:
a) La habilidad de la red, de ofrecer prioridad a unos determinados tipos
de tráfico, sobre diferentes tecnologías, incluyendo: Frame Relay, Asynchronous
Transfer Mode (ATM), LANs y líneas dedicadas.
b) QOS lo definen 4 parámetros: ancho de banda, retraso temporal,
variación de retraso (o jitter) y probabilidad de error (o pérdida de paquetes
o fiabilidad)
c) QoS está directamente relacionado con el tamaño de colas y la
congestión de la red, con la velocidad de conmutación y ancho de banda de los
enlaces
d) QoS provee de mejores y más predecibles servicios a la red mediante:
1) Soporte de ancho de banda dedicado.
2) Mejorando las características de pérdida de paquetes.
3) Evitando y manejando la congestión de la red.
4) Organizando el tráfico.
5) Introduciendo prioridades de tráfico a lo largo de la red.
Es importante contar con un sistema que gestione la calidad de
los servicios, con el fin de conocer los niveles de desempeño en cada punto de
contacto con el cliente. La gestión de calidad se fundamenta en la
retroalimentación al cliente sobre la satisfacción o frustración de los
momentos de verdad propios del ciclo de servicio. En los casos de deficiencias
en la calidad, son críticas las acciones para recuperar la confianza y resarcir
los perjuicios ocasionados por los fallos. (Gustavo Palafox de Anda, 1998)
Por otra parte se podría suponer que la mayoría de los problemas de redes
se resuelven aumentando la capacidad. Pero los datos se generan y se transmiten
por ráfagas, esto implica que independientemente de la capacidad disponible,
siempre existirá congestión al menos por breves períodos de tiempo. Hay que
tener en cuenta que la mayoría de los protocolos de ruteo, aprenden los caminos
para despachar los paquetes sin considerar los niveles de carga de los mismos.
Otro punto crítico es el cuello de botella de cualquier equipo de borde entre
LAN y WAN donde el tráfico de LAN tiende a congestionar el enlace WAN aún en
los casos de enlaces de alta velocidad. El ancho de banda disponible, no
asegura un retardo determinado o predecible. Generalmente la calidad de
servicio no está aplicado en el ambiente de LAN, pero se recomienda definirlo
sobre el ambiente de WAN e Intranet. Esto se debe a la diferencia de magnitud
en ancho de banda y la diferencia en desempeño y tamaño de encabezado de los
protocolos de nivel 2.
Las redes IP reparten paquetes con un tipo de servicio
conocido como “best effort” (BE), lo cual equivale a “lo más posible, lo antes
posible”. Los paquetes con este tipo de servicio tienen la misma expectativa de
tratamiento a medida que transitan por la red. Se caracteriza porque la
complejidad se encuentra en los “host” de las puntas. Sólo miran el header,
buscan en la tabla de ruteo y definen el próximo salto. Si llegase a ocurrir
congestión, se retardan o descartan los paquetes. Esto hace muy escalable la
red. Es suficiente para aplicaciones como mail, ftp y websurfing, pero no para
otras aplicaciones que no toleran retardos variables o pérdida de datos, como
es el caso de servicios de voz y video en tiempo real. Hay una convergencia de
servicios no tradicionales: telefonía, radio, televisión, video conferencia,
etc; los cuales tienen otras exigencias.
El objetivo de la calidad de servicio en una red es
cuantificar el tratamiento que un paquete debe esperar a medida que circula por
la red. Hay que tener en cuenta que QoS no puede crear ancho de banda adicional,
sino que debe manejar el tráfico de manera que el ancho de banda disponible
soporte los requerimientos de un amplio rango de aplicaciones que la
performance actual de BE no puede soportar. (Adrián Delfino, Sebastián Rivero,
2003)
2.3.4.1 Función de la calidad de
servicio en una red
Las aplicaciones generan tráfico a ritmos variables y requieren
normalmente que la red pueda transportar tráfico al ritmo que las aplicaciones lo
han generado. Asimismo, las aplicaciones son más o menos tolerantes a retrasos
de tráfico en la red y a variaciones de los mismos. Algunas aplicaciones pueden
tolerar cierto grado de pérdida de tráfico, mientras que otras no. Si
dispusiéramos de recursos de red infinitos, todo el tráfico de las aplicaciones
podría transportarse al ritmo requerido, sin latencia y sin pérdida de paquete.
Sin embargo, los recursos de red no son infinitos. Como consecuencia, hay
partes de la red en las que los recursos no pueden responder a la demanda.
Las redes están construidas mediante la unión de dispositivos de red,
tales como switch y enrutadores. Estos dispositivos se intercambian el tráfico
entre ellos mediante interfaces. Si la velocidad en la que el tráfico llega a
una interfaz es superior a la velocidad en la que la interfaz puede enviar
tráfico al siguiente dispositivo, se produce una congestión. De esta forma, la
capacidad de una interfaz para enviar tráfico constituye un recurso de red
fundamental. Los mecanismos de calidad de servicio funcionan al establecer
preferencias en la asignación de este recurso en favor de cierto tráfico.
Para poder realizar esta acción, es necesario, en primer lugar,
identificar tráficos diferentes. El tráfico que llega a los dispositivos de red
se separa en distintos flujos
mediante el proceso de clasificación
de paquetes. El tráfico
de cada flujo se envía a una cola
en la interfaz de reenvío. Las colas de cada interfaz se gestionan de acuerdo con algunos
algoritmos. El algoritmo de administración de cola determina la velocidad a la
que se reenvía el tráfico de cada cola. De este modo, se determinan los
recursos que se asignan a cada cola y a los flujos correspondientes. Para
proporcionar QoS en redes, es necesario configurar y proporcionar a los
dispositivos de red lo siguiente:
- Información
de clasificación por la que los dispositivos separan el tráfico en flujos.
- Colas y
algoritmos de administración de cola que controlan el tráfico de los
diferentes flujos.
Nos referiremos a ambos como mecanismos de control de tráfico.
Los mecanismos de control del tráfico por separado no resultan útiles. Deben
proporcionarse o configurarse a través de muchos recursos de una forma
coordinada que proporcione servicios de un extremo a otro en una red.
Para proporcionar servicios útiles, son necesarios tanto los mecanismos de
control de tráfico como los mecanismos de provisión y configuración. Cisco Systems, C.A, (2001).
Dentro de los mecanismos de control del tráfico están
los servicios diferenciados (diffserv), 802.1p, servicios
integrados (intserv), ATM e ISSLOW. Tomando en consideración
que los mecanismos de control del tráfico se pueden clasificar en mecanismos por
conversación o mecanismos por acumulación. Los mecanismos por
conversación tratan por separado cada flujo de tráfico para cada conversación.
Los mecanismos por acumulación agrupan varios flujos de tráfico en una única
clase acumulada. La distinción es parecida al tratamiento de los pasajeros de
un avión. Los pasajeros se suelen clasifican en primera clase, clase business y
clase turista. Todos los pasajeros de la misma clase tienen el mismo
tratamiento. Esto es el tratamiento por acumulación. El tratamiento por
conversación es parecido a proporcionar un avión especializado para cada
pasajero. Resulta lujoso pero caro. George C. Sackett (2002)
En conclusión la
calidad de servicio debe permitir:
- Los
tiempos de respuesta predecibles
- Gestión de las aplicaciones sensibles demora
- Gestión de las aplicaciones sensibles jitter
- El establecimiento de prioridades de tráfico.
- Dedicación de ancho de banda por aplicación.
- La
evitación de la congestión
- La gestión de la
congestión cuando se produce, tenga en cuenta que esto es diferente de
tratar de evitar la congestión, que a veces no es posible para evitar la
congestión. George C.Sackett (2002)
2.3.4.2 Fases para implementar QoS en una red.
Existen tres pasos fundamentales para aplicar QoS.
1. Identificación
del Tráfico y sus requerimientos: en este paso se audita la red, se determina el
porcentaje de utilización del ancho de banda del enlace, se determina las
aplicaciones críticas para el negocio lo cual ayuda a determinar el número de
clases necesarias que involucren todas las aplicaciones críticas, se define los
niveles de servicio requerido para cada clase de tráfico en termino de response
time y disponibilidad, cual es el impacto de una aplicación se tiene un delay
de 2 o 3 segundos ó si un archivo de transferencia puede esperar hasta que la
red este disponible.
|
Aplicación |
Fiabilidad |
Retardo |
Jitter |
Ancho de Banda |
|
Correo
electrónico |
Alta (*) |
Alto |
Alto |
Bajo |
|
Transferencia de
ficheros |
Alta (*) |
Alto |
Alto |
Medio |
|
Acceso Web |
Alta (*) |
Medio |
Alto |
Medio |
|
Login remoto |
Alta (*) |
Medio |
Medio |
Bajo |
|
Audio bajo
demanda |
Media |
Alto |
Medio |
Medio |
|
Vídeo bajo
demanda |
Media |
Alto |
Medio |
Alto |
|
Telefonía |
Media |
Bajo |
Bajo |
Bajo |
|
Videoconferencia |
Media |
Bajo |
Bajo |
Alto |
Requerimientos de distintos tipos de Tráfico, Fuente: Cisco Systems, 2001
Ejemplos de los diferentes tipos de tráfico
- Mejor
rendimiento de aplicaciones de misiones críticas a través de vínculos de
WAN.
- Las aplicaciones como SAP o
PeopleSoft se utilizan, a menudo, para proporcionar servicios de misiones
críticas a través de las intranets de área extensa. Estos vínculos son
propensos a la congestión, lo que provoca respuestas lentas de la
aplicación o tiempos de espera de la sesión que pueden resultar caros. QoS
permite al administrador de la red favorecer el tráfico de misiones
críticas para que sean inmunes a la congestión de los vínculos de WAN.
Esto se puede conseguir con un costo mínimo para las aplicaciones menos
significativas y competitivas. La solución QoS es parecida a proporcionar
carriles especiales para cubrir ciertas necesidades en autopistas muy
transitadas. El tráfico de estas misiones críticas se desvía a estos
"carriles".
- Controlar
las repercusiones del tráfico multimedia en la red
- Las aplicaciones de transmisión multimedia, tales como Windows Media™
Technologies, software de conferencias NetMeeting®, RealAudio y
aplicaciones basadas en TAPI 3.0 son cada vez más conocidas entre los
usuarios de redes. De esta forma, se generan grandes volúmenes de tráfico
UDP. Este tráfico no es muy partidario de las redes en el sentido de que
no "da marcha atrás" en caso de congestión. A consecuencia de
las posibles repercusiones de este tipo de tráfico en recursos de red, los administradores de redes
prohíben o limitan la implementación de aplicaciones multimedia en sus
redes. Los mecanismos de QoS permiten al administrador de la red controlar
las repercusiones de estas aplicaciones en la red.
- Compatibilidad
multimedia
- El ejemplo anterior ha
examinado la utilización de QoS para controlar las repercusiones de las
aplicaciones de medios de secuencias en recursos de red sin considerar el
servicio que realmente se proporciona a la aplicación multimedia. QoS se
puede aplicar para garantizar una calidad de servicio específica a
determinadas aplicaciones de medios de secuencias. En este caso, QoS
permite convergencia real de redes de multimedia y de datos. Entre las
ventajas que ofrece esta convergencia se puede destacar la telefonía IP
utilizable con el ahorro de costos proporcional.
2. Dividir el
tráfico dentro de clases: Luego de identificar el tráfico y sus requerimientos se procede a dividir
el tráfico dentro de clases.
Clases de Servicios, Fuente: Aro, 2007
- Definir políticas de QoS por cada clase: para definir las políticas se debe tomar en
cuenta lo siguiente:
1.
Garantizar un mínimo de ancho de banda.
2.
Limitar el máximo ancho de banda
3.
Asignar prioridades a cada clase.
4.
Usar tecnologías de QoS tal como encolamiento avanzado y administración de
congestión
2.3.4.3 Modelos de QoS en una red
Existen tres modelos para implementar QoS
sobre la red como son:
1.
Best-Effort (Mejor esfuerzo)
2.
DiffServ (Servicios
Diferenciados)
3.
IntServ (Servicios Integrados)
Best-Effort: Es
un modelo simple de servicio, en el cual, una aplicación envía información
cuando ella lo desea, en cualquier cantidad, sin ningún permiso requerido y sin
informar previamente a la red.
Ø
La red reparte o envía la información si
puede, sin asegurar ningún retraso, throughput o fiabilidad
Ø
Usa modelo de cola FIFO (First-in
fisrt-out)
Servicios diferenciados (Diffserv): es un mecanismo de tratamiento del
tráfico por acumulación apropiado para grandes redes enrutadas. (Blake, 1998). Este modelo
propone una solución para el soporte de calidad de servicio basado en la
priorización de clases de tráfico. Al igual que el modelo de servicios
integrados, la provisión de calidad de servicio se realiza a través de una
reserva de recursos en los nodos intermedios, pero en este caso las
prerreservas se realizan por agregados de tráfico, en lugar de por flujos Esta
prerreserva de recursos es una labor de la administración de la red, es decir,
las aplicaciones no realizan ninguna petición de recursos. Simplemente deberán
marcar el tráfico que generen adecuadamente
para que reciba un tratamiento específico en función de la clase a la que
pertenezca.
Arquitectura
del modelo de servicios diferenciados
El modelo de servicios diferenciados define un dominio Diffserv (ver figura
1) donde aparecen equipos de conmutación que se pueden dividir en nodos
frontera y nodos interiores.
- Nodos interiores (CR – Core Routers): se trata de los nodos
que forman el núcleo de la red. Sus funciones se limitan a proporcionar un
sistema de encolamiento que permita ofrecer diferentes tratamientos a los
agregados de tráfico en función de sus requisitos preestablecidos.
- Nodos frontera (ER – Egress Routers): son aquellos que se
encuentran en los límites del dominio y presentan algún interfaz con un nodo
fuera del dominio Diffserv o con una red de acceso. Deben implementar las
funciones descritas para los nodos interiores y adicionalmente deben encargarse
de las funciones de clasificación y acondicionamiento de tráfico, de forma que
todo el tráfico que entre en un dominio Diffserv cumpla una serie de
requisitos.
Figura 1, Elementos que
conforman un dominio Diffserv. Fuente: Carlos García, 2006
Para la identificación de los diferentes agregados de tráfico se define un
código llamado DSCP (Diffserv Code Point) definido en (Nichols, 1998).
Esta información se mapeará en el campo TOS (Type of Service) en el caso
de utilizar IPv4, y en el campo Traffic Class cuando usemos IPv6. En la
figura 2 podemos ver el aspecto de este campo.
Figura 2. Campo de identificación Diffserv, fuente: Carlos García,
2006
Los dos últimos bits del código DSCP no están en uso actualmente para
mantener la compatibilidad con el campo TOS de IPv4. Los 6 bits restantes se
utilizan para identificar el agregado al que pertenece cada paquete, de forma
que los routers que pertenecen al dominio Diffserv pueden aplicar el
tratamiento correspondiente, es lo que se conoce como Comportamiento por salto
(PHB - Per Hop Behaviour). Los comportamientos por saltos, o PHB,
definen un conjunto de condiciones para el tratamiento de tráfico según se
describe. Blake (1998). La aplicación de estos perfiles de comportamiento en
todos los nodos del dominio Diffserv permitirá que los diferentes agregados
reciban más o menos recursos según como hayan sido etiquetados.
Existen
tres perfiles PHB definidos en el modelo Diffserv:
Expedited Forwarding (EF) (Jacobson, 1999). Se trata de aquellos flujos de tráfico
que requieran un caudal mínimo asegurado, así como un retardo limitado y una
variación de retardo máxima determinada. Este perfil se ajusta a aplicaciones
para tráfico en tiempo real, como puede ser audio/video conferencia, o descarga
de video bajo demanda. El perfil PHB EF aparece descrito por primera vez en
Jacobson, (1999), aunque en la actualidad ha sido actualizado y reemplazado por
(Davied, 2002). En este nuevo documento la descripción del perfil se realiza
con un mayor formalismo matemático del comportamiento. El perfil PHB EF está
identificado por el código DSCP: 101110.
- Asured Forwarding (AF) (Heinanen, 1999). Indicado para flujos de
tráfico con menores requisitos que los indicados para EF, ya que no es posible
indicar requisitos temporales para estos flujos (retardo/jitter). Este perfil
define cuatro tipos de clases diferentes en función de los recursos reservados
a las mismas. De forma que un nodo Diffserv debe reservar ciertos recursos para
el encolamiento adecuado de este tráfico. Dentro de cada clase definida en AF
se establecen tres prioridades de descarte. De forma que el perfil AF define un
conjunto de 12 posibles servicios. Si identificamos cada servicio con dos
subíndices AFxy, la variable x representaría la clase, mientras que la
variable y identificaría la prioridad de descarte. Este perfil resulta
muy adecuado para la implementación de los servicios olímpicos, donde se puede
asignar a cada agregado de tráfico la clasificación de oro, plata o bronce, de
forma que reciba los recursos correspondientes en cada nodo que atraviese por
el dominio Diffserv. El perfil PHB AF correspondiente se identifica mediante
los códigos DSCP descritos en la tabla 1.
Tabla 1. Códigos DSCP para el perfil PHB AF, Fuente: Carlos García,
2006
Un nodo perteneciente a un dominio Diffserv con soporte del perfil PHB AF
debe ser capaz de detectar situaciones de congestión, y aplicar descarte de
tramas en función de la clase a la que pertenezca el mismo. Típicamente se
utiliza una técnica de encolamiento con algoritmo tipo RED (Random Early
Detection) (Floyd, 1993) para implementar el mecanismo de descarte. El
comportamiento AF especifica que cada clase debe ser tratada de forma
independiente, de forma que no es posible agregar las diferentes colas formando
nuevos agregados de tráfico. Un nodo Diffserv debe implementar obligatoriamente
las tres prioridades de descarte, pero no resulta necesario que implemente las
cuatro clases.
-
Best effort (BE): aunque no pertenece exclusivamente al modelo Diffserv, este perfil se
utiliza para el tráfico que no tiene requisitos de calidad de servicio (caudal
garantizado o consideraciones temporales). Este perfil es adecuado para
aplicaciones que trabajan en background o que no requieren trabajo en tiempo
real, por ejemplo, descarga de ficheros ftp, navegación web, etc.
Arquitectura
de un nodo Diffserv
En la
figura 1 aparecen las diferentes funciones que deben implementar los routers
interiores y frontera que forman el dominio Diffserv.
Figura 1.Funciones de
los nodos en un dominio Diffserv. Fuente: Carlos García, 2006
Clasificación: está función consiste en identificar el perfil PHB al que corresponde un
flujo de tráfico. En función de la información empleada por el clasificador se
distinguen distintos tipos de estos. Los clasificadores de agregados son
aquellos que utilizan únicamente el código DSCP, mientras que los
clasificadores multicampo utilizan más información de diferentes campos
disponibles en el paquete (direcciones origen/destino, protocolo).
Acondicionamiento: esta función pretende conseguir que el tráfico que ingrese en un dominio
Diffserv se ajuste a unas condiciones descritas en el TCA (Traffic
Conditioning Agreement). Para realizar la función de acondicionamiento se
realizan una serie de subfunciones.
Medidor:
comprueba si el tráfico de entrada se ajusta a un patrón de tráfico determinado,
y transmite esta información al resto de módulos implicados para que puedan
tomar las medidas necesarias.
Marcador:
se encarga de asignar un código DSCP a los paquetes de entrada, determinando de
esta forma el agregado al que pertenecen. Los paquetes de entrada pueden venir
previamente marcados o no, y esta información puede influir en la decisión de
marcado.
Conformador y descarte: estas dos funciones se encargan de que el tráfico de entrada se ajuste al
TCA. Para ello el conformador implementa un buffer que puede retardar la salida
de los paquetes, y en caso de que el buffer se desborde, se produce el descarte
de los mismos.
La función de clasificación multicampo, así como el acondicionamiento suele
implementarse en los nodos frontera, de esta forma aseguramos que el tráfico
existente dentro del dominio Diffserv se ajusta a un TCA. De esta forma los
nodos interiores no necesitan implementar estas funciones que podrían ser
bastante costosas en el núcleo de red debido a la elevada carga. De igual forma
estas funciones podrían realizarse directamente en los nodos orígenes del
tráfico, pero para ello tendríamos que tener una total confianza en los mismos,
ya que si se saltasen ambas funciones estarían introduciendo tráfico en la red
descontrolado, lo que podría provocar un funcionamiento incorrecto del modelo
Diffserv.
Podemos comprobar que los problemas de escalabilidad que aparecían en el
modelo de servicio integrados desaparecen, ya que la agregación de tráfico
provoca que las funciones a implementar por los nodos Diffserv no incrementen
de forma desorbitada según el número de usuarios y flujos.
Servicios integrados (Intserv)
El modelo de servicios integrados (Braden, 1997) propone una solución para
el soporte de calidad de servicio extremo a extremo basado en la prerreserva de recursos en los diferentes
equipos de conmutación que componen el trayecto que seguirá información en la
comunicación.
Con este modelo de trabajo se pretende ofrecer soporte para un
funcionamiento adecuado de aplicaciones con requisitos de tiempo real.
Este modelo implica una mejora sobre el servicio tradicional de Internet,
de forma que permite a las propias aplicaciones especificar los requisitos de
calidad de servicio necesarios. Esta lista de requisitos debe difundirse entre
los diferentes elementos de conmutación (routers) por los que se
encaminarán los paquetes de determinada aplicación. Estos equipos deben
proporcionar mecanismos para el control de la calidad de servicio ofrecida a
estos flujos de información, lo que se consigue mediante la reserva de
recursos. El modelo de servicios integrados se basa en la definición de dos
elementos, una arquitectura donde los elementos de red permiten reservar
recursos de conmutación, y un protocolo que permita a las aplicaciones transmitir
sus requisitos a estos elementos de conmutación, se trata del protocolo RSVP (Resource
Reservation Protocol).
De esta forma cuando una aplicación desea comenzar una comunicación debe
realizar una petición de recursos, esta petición atravesará todos los nodos que
formen el trayecto para el flujo de información, y en función de los recursos
disponibles será aceptada o rechazada. Este procedimiento se ejemplifica en la
figura 2. De aquí se derivan las dos funciones que debe realizar el modelo de
servicios integrados: gestión de recursos, y control de admisión.
Figura 2. Esquema de
funcionamiento del modelo Intserv, Fuente: Cisco Systems, 2001
Modelo de tráficos y modelo de servicios
Para poder determinar los recursos que requiere cierta aplicación resulta
necesario clasificar los posibles flujos de tráfico. La clasificación se
realizará en función de los requisitos que plantea para su correcto
funcionamiento: ancho de banda, retardo, variación de retardo. Con respecto a
la dependencia del retardo se distingue entre:
Tráfico elástico: se corresponde con aquellas aplicaciones donde el retardo que sufren las
diferentes tramas entre fuente y destino no afecta de forma substancial al
servicio ofrecido al usuario. Ejemplos de este tráfico sería el generado por
aplicaciones como navegación web, correo electrónico, descarga ftp.
Tráfico inelástico: se corresponde con aquellas aplicaciones muy sensibles al retardo sufrido
por las tramas. Además requieren un ancho de banda mínimo para poder ofrecer el
servicio sin que el usuario perciba deficiencias en el mismo. Algunos ejemplos
de este tráfico serían el generado por aplicaciones de audio-conferencia, video
bajo demanda. Por otro lado, resulta necesario definir un conjunto de servicios
dentro del modelo Intserv con diferentes características en cuanto a calidad de
servicio ofrecida, y que permita ofrecer diferentes niveles en función de las
necesidades de las aplicaciones.
Servicio garantizado Braden, (1997): permite reservar un caudal mínimo extremo a extremo así
como limitar el retardo máximo que sufrirán las tramas en su trayecto. Para
lograr este propósito es necesario que los nodos de conmutación intermedios
hagan una reserva de los recursos necesarios, de forma que las reservas
individuales aseguren los requisitos de extremo a extremo. La implementación de
este servicio se realiza a través de un protocolo de reserva, como puede ser
RSVP, que transmite los requisitos de la aplicación al módulo de Control de
Admisión.
Servicio de carga controlada (Wroclawski, 1997): ofrece unas prestaciones similares a
las que obtendríamos en una red best-effort tradicional, cuando la misma no
está congestionada. Al igual que con el servicio garantizado, la aplicación
realiza una petición al Control de Admisión indicando una estimación de los
recursos requeridos. El servicio de carga controlada ofrece una transmisión con
una probabilidad de error limitada apoyándose en un reparto estadístico de los
recursos de red. El uso de este servicio está especialmente aconsejado para aplicaciones
adaptativas.
Servicio best-effort: utilizado cuando la petición de recursos ha sido rechazada debido a la
falta de recursos disponibles en la red. Ofrece prestaciones similares a una
red tradicional, donde no existen nodos Intserv. Si se desea utilizar
directamente este servicio, no resulta necesario hacer una petición a
diferencia de los servicios anteriores. Este servicio resulta adecuado para
aplicaciones con tráfico elástico.
Arquitectura Intserv
Según se ha descrito, la arquitectura de una red Intserv estará formada por
nodos que soportan todas las funciones descritas por el modelo de servicios
integrados.
En la figura 3 podemos ver el esquema de un nodo Intserv formado por
diferentes módulos.
Figura 3. Esquema de funciones internas de nodo Intserv
El encaminamiento de las tramas se realiza a través del clasificador y
planificador. La gestión de recursos se lleva a cabo en el Control de Admisión,
Protocolo de reservas y Administrador. Describamos la funcionalidad que debe
soportar cada uno de estos módulos:
Control de admisión: se trata del algoritmo encargado de decidir si una nueva petición puede
ser aceptada en función de los recursos disponibles en el nodo y los
solicitados por la aplicación.
Administrador: permite establecer diferentes políticas a través de la configuración
adecuada del control de admisión, clasificador y planificador.
Protocolo de reserva de recursos: será el módulo encargado de recibir y retransmitir los
mensajes de reserva de recursos que generan las aplicaciones. Recordemos que
este mensaje atravesará cada nodo en el trayecto de la información,
determinando la disponibilidad de los recursos solicitados.
Clasificador: se encarga de asignar la clase apropiada a cada trama recibida en función
de las tablas de clasificación que almacena.
Planificador: a través de un conjunto de colas de salida y contadores gestiona el
reenvío de tramas. La configuración adecuada de los diferentes parámetros de
encolamiento permitirá un reparto de recursos acorde a las reservas realizadas.
Lo módulos de gestión serán los encargados de proveer una configuración acorde
a la política de la red Intserv. Finalmente el planificador estará encargado de
conformar el tráfico de salida en función de las reservas realizadas.
Protocolo de reserva. RSVP
El modelo de servicios integrados define un protocolo específico para la
gestión de la calidad de servicio en la red, RSVP (Resource Reservation
Protocol – Protocolo para
Inconvenientes del modelo Intserv
Para terminar esta descripción del modelo de servicios integrados es
necesario resaltar los problemas derivados del modelo de reserva de recursos
por flujo (Metz, 1999) (FGee, 2004).
Como ya hemos descrito el modelo Intserv implica una reserva individual
de recursos por cada
flujo de información. La gran cantidad de usuarios que componen una red,
así como el elevado número de flujos que puede generar cada usuario provoca que
existan graves problemas de escalabilidad en el núcleo de la red.
Debemos tener en cuenta que cada nodo de conmutación tendrá que almacenar
un listado de todos los flujos activos y los correspondientes recursos
asignados. Por otro lado estas reservas son temporales (soft-state) de
manera que deben ser renovadas cada cierto tiempo.
Estos factores provocan que el modelo Intserv sea difícilmente
implementable en una red de dimensiones considerables.
2.3.4.5 Mecanismos de QoS
Las principales categorías usadas para
implementar QoS en la red son las siguientes:
1)
Clasificación
2)
Marcaje
3)
Administración de la congestión (Congestión
Management)
4)
Evitar Congestión (Congestión Avoidance)
5)
Policing and Shaiping
6)
Link Efficiency.
1) Clasificación y Marcaje:
Clasificación; es la identificación y división del tráfico dentro de clases, todo
tráfico es clasificado dentro de las interfaces, el marcaje; marca cada paquete
como miembro de una clase de red de modo que los dispositivos a través del resto de la red
puedan reconocer rápidamente la clase de los paquetes. Cisco System (2001)
El marcaje de los paquetes puede ser a través de los siguientes
factores:
DSCP (Differentiated Services
Codepoint): es un campo de un paquete IP que permite la asignación de distintos
niveles de servicio al tráfico de red. Para ello, cada paquete de la red se
marca con un código DSCP y se le asocia el nivel de servicio correspondiente. DSCP
es la combinación de los campos Prioridad IP y Tipo de servicio. Los valores
DSCP se utilizan para poder trabajar con enrutadores antiguos que sólo admitan
Prioridad IP, ya que son compatibles con los campos de prioridad IP. El formato
consiste en seis bits que indican el tratamiento que debe recibir
los paquetes en el router.
Campo DSCP
|
Codepoint |
Valores |
Uso |
|
Cccdd0 |
32 |
Estándar |
|
xxxx11 |
16 |
Local/experimental |
|
Xxxx01 |
16 |
Reservado |
Valores del Campo DSCP, Fuente:
Jade Clayton, 2002
En el
grupo estándar los tres primeros bits (ccc) indican la clase y los dos
siguientes (dd) se usan para marcado interclase (mayor o menor precedencia de
descarte).
Nivel de la precedencia |
Descripción |
|
7 |
Permanece igual
(la capa del acoplamiento y el protocolo de la encaminamiento mantienen vivo)
|
|
6 |
Permanece igual
(utilizado para los protocolos de la encaminamiento del IP) |
|
5 |
Expedición
expresa (EF) |
|
4 |
Clase 4 |
|
3 |
Clase 3 |
|
2 |
Clase 2 |
|
1 |
Clase 1 |
|
0 |
El mejor
esfuerzo |
Valores del Campo IP precedente,
Fuente: Jade Clayton, 2002
Con este sistema, un dispositivo da la
prioridad a tráfico por la clase primero. Después distingue y da la prioridad
al tráfico de la mismo-clase, tomando la probabilidad del drop. El RFC 2597
define la expedición asegurada (AF) PHB y la describe como los medios para que
un proveedor de dominio DS ofrezca
diversos niveles de los aseguramientos de la expedición para los paquetes del
IP recibidos de un dominio del DS del cliente. La expedición asegurada PHB
garantiza cierta cantidad de ancho de banda a una clase del AF y permite el
acceso a la ancho de banda adicional, si está disponible.
Hay cuatro
clases del AF, AF1x con AF4x. Dentro de cada clase, hay tres probabilidades de
drop. Dependiendo de la política de una red dada, los paquetes se pueden
seleccionar para un PHB basado en rendimiento de procesamiento requerido,
jitter, delay, pérdida o según la prioridad del acceso a los servicios de red.
Las clases
|
Drop |
Clase 1 |
Clase 2 |
Clase 3 |
Clase 4 |
|
Bajo |
001010 AF11 DSCP 10 |
010010 AF21 DSCP 18 |
011010 AF31 DSCP 26 |
100010 AF41 DSCP 34 |
|
Medio |
001100 AF12 DSCP 12 |
010100 AF 22 DSCP 20 |
011100 AF32 DSCP 28 |
100100 AF42 DSCP 36 |
|
Alto |
001110 AF13 DSCP 14 |
010110 AF23 DSCP 22 |
011110 AF33 DSCP 30 |
100110 AF43 DSCP 38 |
Codificación de DSCP, Fuente: Cisco System,
2001
El RFC 2598 define la expedición
apresurada PHB (EF): “El PHB EF se puede utilizar para pérdida baja, estado
latente bajo, jitter bajo, ancho de banda asegurada, servicio end-to-end con
dominios del DS (Diffserv). Este
servicio también se ha descrito como servicio superior. “Codepoint 101110 se
recomienda para el PHB EF.
Ip
Precedence: consiste en los 3 bits más significativos del octeto TOS (Tipo de Servicio) en la cabecera del
Header. Se utiliza para marcar un paquete, para notificar a la red la
importancia del paquete. Los 3 bits permiten ajustes a partir de la
Source
Address: se indica la dirección destino del paquete.
Destination
Address: se
indica la dirección origen del paquete.
2) Administración de Congestión: La
congestión en una interfaz de salida se produce cuando éste no puede enviar
paquetes al medio físico tan rápidamente como le llegan procedentes de las
interfaces de entrada en un router.
Cisco Systems (2002), define que
una interfaz está congestionada cuando se alcanza un 75% de tiempo de uso. Por defecto y si no se aplica QoS, cada
interfaz tiene una única cola de salida y se gestiona con una estrategia FIFO.
Para el control de la congestión, el router establece en el interfaz de varias
colas donde se colocarán los paquetes dependiendo de sus prioridades. El router
planificará, según distintos algoritmos, como emplear estas colas para evitar
la congestión. Tales como:
FIFO: En su forma
más sencilla, el mecanismo de cola FIFO, se encarga de almacenar paquetes
cuando hay congestión en la red y a enviarlos cuando tiene la posibilidad,
manteniendo el orden de llegada, es decir, que no ofrece ninguna prioridad de
unos paquetes sobre otros. Es el método más rápido. Este es el mecanismo que se
suele utilizar por defecto, como ya comentamos anteriormente cuando hablamos de
‘best-effort’. Cisco lo utiliza por defecto en enlaces superiores a T1 (1.5
Mbps).Este algoritmo, al igual que ocurre con el resto de mecanismo de cola,
tiene como limitación la capacidad de su buffer en momentos de congestión. Hoy
en día se necesitan algoritmos más sofisticados, que permiten diferenciar entre
distintos tipos de paquete, por lo que este método está cayendo en desuso
Prioritizing Traffic (PQ): Asegura que el tráfico importante reciba un
servicio rápido en cada punto de la red, donde este mecanismo este presente. En
el mecanismo PQ, cada uno de los paquetes debe de ser colocado en una de las
cuatro posibles colas (alta, media, normal, baja prioridad), servidas en
riguroso orden de prioridad, lo cual puede crear inanición. Ofrece garantías
totales. Las prioridades se definen por filtros en los routers. Clasificación:
Protocolo, interfaz de acceso, dirección de origen y destino, tamaño del
paquete. La prioridad de los paquetes puede diferenciarse por diversos medios,
como: el protocolo de red, el interfaz del router por el que llegue el paquete,
el tamaño del paquete y la dirección de origen o destino. Los paquetes que no
se puedan clasificar serán asignados a la cola de prioridad normal. Jade
Clayton (2002)
Custom Queueing (CQ): Permite que las aplicaciones
compartan la red, CQ fue diseñado para permitir que varias aplicaciones
compartieran la red y que además tuvieran asignado un ancho de banda mínimo
garantizado y unas garantías aceptables en cuanto a los retrasos. El ancho de
banda se reparte equitativamente. En este método el ancho de banda debe de ser
compartido proporcionalmente entre las aplicaciones o usuarios en forma de
Round Robin, sin dejar tráfico fuera de servicio. No da garantías estrictas.
Weighted fair queuing (WFQ): Provee colas
por cada flujo. WFQ es adaptativo a los cambios en la red. Los mecanismos
vistos anteriormente son estáticos, y por lo tanto no se adaptan a los cambios
producidos en la red. Por ello ha sido necesario un mecanismo como WFQ, que es
adaptativo. No da garantías totales como PQ, proporciona un buen tiempo de
respuesta. WFQ es adecuado para situaciones donde se necesite un buen tiempo de
respuesta, para usuarios que hagan tanto un uso elevado de la red, tanto como
para los que hagan un uso más leve, sin añadir ancho de banda adicional.
Cisco Systems, lo utiliza por defecto en
enlaces inferiores a T1 (1,5 Mbps), WFQ es un algoritmo basado en flujos, que
realiza dos tareas simultáneamente y de forma automática:
a)
Organiza el
tráfico (de tiempo real), poniéndolo al principio de la cola, reduciendo así el
tiempo de respuesta.
b)
Comparte equitativamente el resto del ancho de
banda, entre el resto de tráfico de alta prioridad
WFQ asegura
que las diferentes colas no se queden privadas de un mínimo ancho de banda, de
modo que el servicio proporcionado al tráfico es más predecible, considera
flujos de poco caudal con flujos sensibles al retardo, por ej. VOIP, No es
escalable dentro de una gran red.
CBWFQ: manualmente puede definir hasta
64 clases de tráfico (uno de los cuales es que la cola de la clase por defecto)
que determina el ancho de banda que se asigna a determinados tipos de tráfico.
George C. Sackett (2002). Provee clases las cuales pueden asociarse a:
a) Flujos
(direcciones origen-destino, protocolo, puertos)
b) Prioridades
(campo DS differentiated service, otras etiquetas)
c) Interfaces
de entrada/salida
d) VLAN
Estas
clases se implementan filtrando el tráfico con filtros en los routers. Este
proceso se llama clasificación de tráfico, que puede ir acompañado a su vez con
proceso de marcado de paquetes. El servicio recibido en función de esta
clasificación se asocia a la política de servicio.
Low Latency Queue (LLQ): se
comporta como una Priority Queue, es recomendable para tráfico multimedia (VoIP)
que requiere de unas características muy especiales: bajo retardo y jitter. Se
puede configurar junto al resto de colas CBWFQ como una cola más asociada a una
clase determinada.
3) Evitar Congestión (Congestión Avoidance): Cuando
simultáneamente, muchas conexiones TCP son cortadas por congestión, directamente
reducen su caudal abruptamente, con lo cual desaparece la congestión. A
continuación todas las conexiones aumentan su caudal de forma exponencial al
comprobar que la congestión ha desaparecido, con lo cual, al poco rato la
situación de congestión vuelve a producirse, además de producir un fenómeno
oscilante. Solución: descartar paquetes sólo de una conexión, que viole los
caudales preestablecidos y dejar intacta las demás.
Existen mecanismos
para el tratamiento de la congestión de la red que son beneficiosos, Entre
estos se encuentran:
a)
RED (Random Early Detection)
b) WRED (Weighted Random Early Detection)
c)
DWRED (Distributed WRED).
Estos
mecanismos evitan la congestión de la red y la probabilidad de pérdida, en caso
de producirse una fuerte congestión pueden ser capaces de realizar descartes de paquetes oportunos, es decir, no
realizando un descarte paquete al azar, lo cual podría producir por ejemplo, la
eliminación de un paquete clave que produjera la reacción del algoritmo
slow-start de TCP.
RED (Random Early Detection): Provee a los
operadores de la red, la posibilidad de aplicar normas para el manejo del
tráfico y maximizar el throughput bajo condiciones de congestión, trabaja junto
a protocolos a nivel de transporte como TCP,
evitando la congestión a aplicando una serie de algoritmos, distingue
entre ráfagas de tráfico temporal que pueden ser absorbidas por la red y cargas
excesivas de tráfico que pueden saturar la red, trabaja en cooperación con el
extremo generador de tráfico, para evitar la oscilación producida por el
protocolo TCP, que puede causar ondas de congestión en la red, RED trabaja con
TCP, para anticiparse y manejar la congestión en momentos de tráfico excesivo, para
maximizar el througput mediante el descarte de paquetes.
WRED (Weigted Random Early Detection): Combina las capacidades de RED y de IP
Precedence, para proveer diferentes clases de servicio en función de las
características de la información, WRED también proporciona manejadores para
tráfico prioritario en momentos de congestión, Además posee todas las
capacidades anteriormente citadas para RED. WRED también puede colaborar con
RSVP, proporcionando un controlador de carga, o indicando si es factible una reserva
de espacio en alguna cola.
4) Policing and Shaping: La diferencia entre un policing y un shaping está en el
manejo del exceso de información en un tiempo determinado, policing elimina la
información en exceso y el shaper la retarda almacenándola en un buffer para su
posterior envío.
Policing
– Discriminadores de tráfico: el policing emplea el algoritmo del
cubo para gestionar la tasa de tráfico asegurada. Además del tamaño de ráfaga,
en un policing se puede indicar una ráfaga extendida. Esta es una cantidad de
bytes en que puede superarse el tamaño de la ráfaga de datos. La información
que supera la ráfaga de datos y no
excede la cola no es eliminada, se reduce su prioridad en el campo ToS.
Shaping
– Moldeadores de tráfico: El Shaper no realiza una eliminación de los paquetes que superan la cola.
Utiliza el cubo como un buffer donde llega toda la información y la envía a la
tasa establecida. El flujo de información generado a la tasa adecuada puede ser
gestionado con una cola WFQ para controlar la congestión.
5) Link Efficiency: Se utiliza para tráfico interactivo, tal como
Telnet, VoIP, es susceptible al incremento de latencia y jitter cuando la red
procesa largos paquetes como transferencias FTP.
2.3.4.6 Métodos de configuración de QoS
Existen tres métodos para
configurar calidad de servicio QoS sobre la red como son:
1)
CLI: Línea de comandos
2) MQC (Modular QoS CLI): permite que los usuarios especifiquen una clase del
tráfico independientemente de las políticas de QoS, contiene los siguientes
tres pasos:
Paso 1: define una clase del tráfico con el comando del
class-map
Paso 2: crea una política del servicio asociando la clase del
tráfico a unas o más políticas de QoS (que usan el comando del policy-map)
Paso 3 que une la política del
servicio al interfaz con el comando de la service-polices
3) AutoQoS: El equipo cisco con este comando
configura automáticamente
2.4 Definición de Términos
Algoritmo: Es un procedimiento o fórmula
para resolver un problema, (Alfredo Narváez : en línea)
Ancho de banda: es el ancho del espectro de
frecuencias de la señal, es una medida de la velocidad de la señal. En los
sistemas digitales se expresa en la cantidad de bits por segundo. Se intenta
minimizar el ancho de banda por dos razones, reducir la susceptibilidad al
ruido permitir mayor información sobre el mismo. (Jade Clayton, 2002: pp. 26)
Buffer: es un área de almacenamiento
temporal donde los datos se comparten y procesan con diferentes prioridades.
(Jade Clayton, 2002: pp. 60)
Calidad de servicio (Quality of
Service): es el
mecanismo por el cual las características de una red como ancho de banda,
retardo y pérdida de paquetes pueden ser medidas, mejoradas y garantizadas en
un nivel determinado. (Jade Clayton, 2002: pp. 62)
Carga útil (payload): es la parte esencial del paquete
de datos, no incluye el encabezado utilizado para transmitir información de
señalización. (Jade Clayton, 2002: pp. 82)
CCITT Comité Consultatif
International Téléphonique et Télégraphique: es una organización que establece los estándares de
comunicaciones internacionales, hoy es conocido como ITU . (Jade Clayton, 2002:
pp. 137)
Concord: Es una herramienta de Software
administrativa y análisis end to end, en el desempeño y disponibilidad de
nuestro e-business mediante reportes, la cual ofrece una solución que maximiza
y optimiza la disponibilidad de recursos de Red, Aplicaciones y Sistemas
(servidores), a través de detección de fallas, degradaciones de servicio,
análisis de tráfico, disponibilidad de servicio en cada una de las áreas
respectivas.
Congestión: es el efecto indeseado al
compartir un único medio de transmisión por varios usuarios. (Jade Clayton,
2002: pp. 116)
Conmutación de circuitos: es el tipo de red en la cual de circuito
de comunicación se establece en forma dedicada entre los participantes de la
sesión. Mientras dura la conexión los recursos del circuito no están
disponibles para otros usuarios. La red telefónica es un ejemplo de este tipo
de conmutación. (Jade Clayton, 2002: pp. 117)
Conmutación de paquetes: es el tipo de red en la cual las
unidades de información llamadas paquetes son encaminadas a través de la red de
acuerdo a la dirección destino que se encuentra en el encabezado del mismo.
Ingresa en la clasificación de comunicación sin conexión, esto significa que el
mismo medio se comparte con otros paquetes provenientes de otros usuarios de la
red .Redes como X.25 e Internet utilizan. (Jade Clayton, 2002: pp. 117)
Fowarding: es
el envío de paquetes IP por parte del router a través del puerto de salida de
acuerdo con el Header del paquete y a la tabla de ruteo. (Jade Clayton, 2002: pp. 202)
Jitter:
Variaciones en la demora de la entrega de paquetes (Jade Clayton, 2002: pp. 210)
IP (Internet Protocol): es el protocolo que se encarga
de realizar el direccionamiento de los paquetes. (Jade Clayton, 2002: pp. 242)
LAN Local Área Network: es un grupo de servicios de
datos como computadoras y dispositivos asociados que comparten un mismo medio
de comunicación para utilizar recursos distribuidos y centralizados dentro de
un área geográfica limitada, por ejemplo dentro de un edificio de oficinas. El
tamaño de la red de área local puede dar servicio desde dos a miles de
computadoras. (Jade Clayton, 2002: pp. 253)
Latencia: es el tiempo que tarda un
paquete de datos entre dos puntos determinados. (Jade Clayton, 2002: pp. 274)
Lotus Notes: Es una aplicación
colaborativa Cliente/Servidor para acceder a correo corporativo, calendarios y aplicaciones
dentro de un servidor Lotus Domino. También puede ser utilizado para mensajería
instantánea (Instant Messaging) con Lotus Sametime, y Estudio de la red
CORE: Informe definitivo PDVSA - Orange Business Services como buscador (Browser).
El servidor Lotus Domino y el cliente Lotus Notes replican la información para
mantenerla sincronizada intercambiando datos bidireccionalmente. La replicación
(Replication) entre servidores ocurre a intervalos de acuerdo a una
programación especifica, en casi tiempo real cuando existen cambios en
conjuntos de servidores (Clusters) Domino, o activada a propósito por el
programador en forma manual. Pdvsa, Citado por (Grupo de optimización Oriente,
2005)
Microsoft Directory
Services (Microsoft-DS): Permite la resolución o “mapeo” de los
recursos de la red (Network Resources) y sus respectivas direcciones IP,
permitiendo a los usuarios la ubicación de los recursos dentro de un directorio
por sus nombres y no por su dirección de red. Cada recurso de la red es
considerado un objeto (Object) dentro del servidor de directorio (Directory
Server), la información particular sobre un recurso es almacenada como
atributos del objeto. La información entre objetos puede hacerse segura de
manera que solamente los usuarios con los permisos indicados puedan tener
acceso. Básicamente un Servicio de Directorio (Directory Service) provee
el espacio de nombres dentro de una red. El puerto TCP 445 esta reservado para
Microsoft-DS (Active Directory, Windows shares, Sasser worm, Agobot, Zobotworm),
y el puerto UDP 445 para Microsoft- DS SMB File Sharing. . Pdvsa, Citado
por Grupo de optimización Oriente, (2005)
Netflow: es una herramienta de
monitorización de ancho de banda basado en tecnología Web. Permite analizar la
utilización de ancho de banda y ofrece visibilidad completa sobre routers y switches Cisco. . Pdvsa, Citado por Grupo de optimización Oriente, (2005)
Network Basic
Input/Output System (NetBIOS): El API (Application programming interface) de
NetBIOS permite aplicaciones en computadoras distintas la comunicación sobre
una red de área local (LAN). Los computadores que utilizan el sistema operativo
Microsoft Windows emplean nombres para identificarse dentro de la red. Cuando
NetBIOS es soportado sobre TCP/IP, también facilita la resolución del nombre de
la computadora (Host Name) y su dirección IP con el soporte de
servidores WINS (Windows Internet Name Service) que son la
implementación desarrollada Microsoft para NBNS (NetBIOS Name Server).
NetBIOS ofrece tres servicios: Servicio de Nombres (Name Service)
operando en los puertos UDP 137 y TCP 137 para resolver nombres contra
direcciones IP, Servicio de Sesión (Session Service) que permite la
conexión orientada a conexión confiable entre computadoras para una
“conversación”, y Servicio de Distribución de Datagramas (Datagram Distribution
Service) para conversaciones no orientadas a conexión sobre el puerto UDP 138
en el caso de NBT (NetBIOS over TCP/IP). Pdvsa, Citado por Grupo de
optimización Oriente, (2005)
Norma ISO
8402: define los términos básicos y
fundamentales relacionados con los conceptos de la calidad, aplicables a todos
los campos. Juan Carlos Añasco.
Redes Convergentes: unifican en una sola
red de comunicación la transmisión de voz, vídeo y datos enviando esta
información sobre un solo protocolo de transporte. . (Jade Clayton, 2002: pp. 128)
RFC: Request for
Comments (Petición de comentarios). La serie de documentos, iniciada en 1969,
que describe el conjunto de protocolos de Internet y los experimentos
relacionados. Sólo unos pocos de los RFC describen estándares de Internet, pero
todos los estándares de Internet están escritos como RFC. . (Jade Clayton, 2002: pp. 363)
Retardo (delay): es el tiempo que tarda un
paquete de datos entre dos puntos determinados, se incluyen los tiempos de
propagación, transmisión y procesamiento. . (Jade Clayton, 2002: pp. 361)
Router: es el equipo que interconecta
redes LAN y redes WAN, también traduce protocolos. (George C Sackett, 2002: pp. 36)
Tasa de transferencia de
paquetes: es la
relación del ancho de banda sobre el tamaño del paquete.
TCP/IP Transmisión Control
Protocol / Internet Protocolo: es una serie de protocolos y servicios que abarcan el
nivel 2 y el 3 del modelo de referencia OSI. . (George C Sackett, 2002: pp. 36)
Throughput: es la cantidad de datos
transmitidos exitosamente desde un dispositivo hasta otro en un período de
tiempo. (George C Sackett, 2002: pp. 180)
95 percentil: es un cálculo matemático utilizado para
evaluar el porcentaje de utilización sostenido del ancho de banda de un
enlace. Actualmente es el método
utilizado en la industria de las Telecomunicaciones para medir los porcentajes
de utilización de ancho de banda en los Acuerdos de Nivel de Servicio (SLA). El 95% significa que del tiempo la utilización se encuentra por debajo del valor, mientras que el 5% del tiempo sobrepasa
este valor. Esto significa que los picos de tráfico de corta duración (ráfagas)
durante el 5% del tiempo son eliminados.
El 95 percentil es un valor apropiado para planificación y gestión de
redes ya que asegura la disponibilidad del ancho de banda real requerido al
menos el 95% del tiempo. Lineamientos de PDVSA (1995)
Videoconferencia: es una conexión de audio y video
para comunicar personas físicamente distantes. (George C Sackett, 2002: pp. 80)
WAN Wide Área Network: es un grupo de servicios de
datos que comunica las redes LAN geográficamente dispersas mediante un enlace
de telecomunicaciones. El enlace puede ser satelital, por cable o fibra óptica.
(George C Sackett, 2002: pp. 445)