Sobre la Calidad de Servicio (QoS)

Refer Resources
ITOM Seminar Banner

Introducción

El uso de las redes empresariales es cada vez más complejo. En las dos últimas décadas se ha producido un cambio radical en el panorama de las redes debido a la creciente dependencia en la red empresarial para una amplia gama de aplicaciones. La convergencia de voz, video y redes de datos ha añadido muchas más variables para determinar el comportamiento de una red. Las diferentes aplicaciones influyen en la red de diferentes maneras y esto obliga a ejercer un control completo del uso del ancho de banda de la red para garantizar un rendimiento óptimo de la misma. Además, el estallido de las redes sociales ha tenido su propio impacto en la red. Esto ha generado una red completamente compleja que maneja numerosas clases, tipos y subcategorías de tráfico. Identificar y asignar la máxima prioridad al tráfico que es crítico para el negocio es extremadamente importante para hacer un uso efectivo de la red. La calidad del servicio, conocida popularmente como QoS, es una gran manera de alcanzar este objetivo y asignar prioridad al tipo de tráfico deseado en la red. Esto proporciona una serie de beneficios como una mayor previsibilidad, seguridad, mensurabilidad y garantía de prestación de servicios críticos. A continuación se muestran algunos aspectos básicos de la QoS que necesita conocer para diseñarla e implementarla en la red de manera eficiente.

¿Qué es la QoS?

Calidad de servicio (QoS) es el término que se utiliza para definir la capacidad de una red para proporcionar diferentes niveles de garantías de servicio a las diversas formas de tráfico. La QoS es una técnica para optimizar el uso de la red priorizando el tráfico con base a sus objetivos de negocio. Cada organización es diferente en cuanto a la naturaleza de los negocios y los procesos que se siguen. Dependiendo de los diferentes objetivos comerciales, la red se utiliza para diferentes propósitos en función de las necesidades de tráfico que se deben priorizar en la red. Esto garantiza una alta prioridad en la entrega de aplicaciones críticas para el negocio y sensibles a los retrasos en todo momento. La QoS es un conjunto de normas y técnicas para garantizar un alto rendimiento de las aplicaciones críticas en la red. La QoS, como mecanismo, podría ser explotada por los administradores de la red para usar sus recursos de manera eficiente sin necesidad de expandir o mejorar la red. La QoS permite garantizar un alto rendimiento en la red, asignando la máxima prioridad a aquellas aplicaciones que son altamente críticas para el negocio. Esto garantiza la rápida entrega de aplicaciones críticas para el negocio, lo cual permite utilizar la red de manera óptima.

¿Por qué es necesaria la QoS?

En esta era actual de redes convergentes, es una sola red la que maneja varios tipos de tráfico como voz, datos y video. Todo esto entra dentro de la categoría de «entrega de mejor esfuerzo», lo que significa que todos ellos tienen las mismas posibilidades de ser afectados cuando se produce una congestión. Esto lleva a que se produzca una batalla entre las aplicaciones críticas para el negocio y las demás aplicaciones. Para hacer un uso eficiente del ancho de banda de red, es esencial que las aplicaciones críticas para el negocio tengan una mayor prioridad sobre las demás aplicaciones. Por lo tanto, clasificar las aplicaciones se vuelve un requisito indispensable. Las aplicaciones que se ejecutan en la red deben clasificarse en dos grupos, el primero de los cuales es el de las aplicaciones críticas para el negocio (CRM, ERP, VoIP empresarial, etc.) y el segundo es el de las aplicaciones que usan uan gran cantidad de ancho de banda pero que no contribuyen al negocio (streaming, intercambio de archivos peer-to-peer, videojuegos en línea, radio por Internet, etc.).

Si hay varias aplicaciones que consumen una gran cantidad de ancho de banda ejecutándose al mismo tiempo en la red, se genera una congestión debido a que el volumen de tráfico es mucho más alto del que realmente puede manejar. Cuando se produce una congestión, el tráfico se interrumpe, lo que podría dar lugar a la pérdida de datos y al fallo en la entrega de aplicaciones que podrían ser críticas para el negocio. Por lo tanto, la principal prioridad de un administrador de red es dar la máxima importancia a las aplicaciones críticas para el negocio en comparación con otras aplicaciones que consumen una gran cantidad de ancho de banda pero que no son importantes para el negocio.

Consideremos un escenario donde una red congestionada maneja FTP y una llamada VoIP. El FTP tiene un menor nivel de sensibilidad a la latencia y a la lentitud de la red. Aunque la transferencia puede ocurrir a un ritmo más lento, la entrega del archivo solo se ve afectada por la rapidez de la entrega. En cambio, si los paquetes de VoIP se ven afectados debido a la lentitud de la red, se producirá un audio entrecortado en el extremo de recepción, lo cual incumple el propósito mismo de la comunicación. La dependencia de la red para la voz y el vídeo ha dado lugar a un factor crítico llamado «sensibilidad al retardo de una aplicación». Incluso los retrasos más leves pueden dar lugar a una mala calidad de la VoIP o de la videollamada, lo que afecta al buen funcionamiento del negocio que depende en gran medida de la red. En este escenario, la priorización de las aplicaciones se convierte en una función esencial de un administrador de red.

Los requisitos empresariales de la nueva era

Los patrones de utilización de la red han cambiado drásticamente a lo largo de los años. El volumen de tráfico de vídeo en la red está aumentando considerablemente. La demanda de Alta Definición y 3D exige más ancho de banda y aumenta la congestión de la red. Aquí hay algunas estadísticas de los hallazgos del Índice de Redes Visuales de Cisco:

  • El tráfico global de IP alcanzará el umbral de zettabytes en 2015
  • El número de dispositivos conectados a las redes IP será el doble de la población mundial
  • Para el 2015 el tráfico de los dispositivos inalámbricos superará al de los dispositivos alámbricos.

 

Debido a la explosiva velocidad con la que aumenta el tráfico de vídeo en la red, una forma de manejarlo es utilizar más ancho de banda. Sin embargo, dado que hoy en día los enfoques como la «sostenibilidad» o «el uso eficiente de los recursos existentes» son claves para dirigir un negocio, es mejor adoptar un enfoque en el que se usen los recursos disponibles de manera óptima. La QoS es un mecanismo que ayuda a lograr este objetivo con gran facilidad.

¿Qué constituye el diseño de la QoS?

Entender lo que constituye su sistema de QoS es extremadamente importante para realizar una implementación efectiva. Los aspectos fundamentales de la QoS son:

  1. Clasificación
  2. Política y colas

Clasificación:

Como hemos visto antes, hay diferentes tipos de aplicaciones que se ejecutan en la red. Algunas aplicaciones como el correo, CRM, SharePoint, intranet, base de datos, VoIP, streaming, juegos, intercambio de archivos, alojamiento de archivos, etc. dependen en gran medida de la red y no todas estas son importantes para los negocios. Incluso entre las aplicaciones críticas para el negocio, el nivel de importancia de cada aplicación es diferente. Como primer paso, es fundamental clasificar las aplicaciones para determinar cómo priorizar estas diferentes aplicaciones. Los dos pasos siguientes constituyen la clasificación del tráfico:

  1. Identificación del tráfico
  2. Marcación

Tradicionalmente, las listas de control de acceso (ACL) se utilizaban como herramientas de identificación. La lista de acceso suele ser un conjunto de sentencias que definen un patrón específico que se encontraría en un paquete IP. En este enfoque, el paquete que entra en una interfaz es analizado en busca del patrón específico y la decisión de permitirlo o denegarlo depende de la coincidencia del patrón. Una gran desventaja de este enfoque es que cuanto más larga es la lista, más tiempo tarda el análisis. En el caso de aplicaciones sensibles a la demora, este enfoque no funcionaría bien debido a su insensibilidad a la latencia.

Categorías de aplicación

  1. Intranet
  2. Herramientas de productividad
  3. CRM
  4. ERP
  5. MIS
  6. Uso compartido de archivos Peer-To-Peer
  7. Videojuegos
  8. Torrents

Subcategorías de aplicación

  1. Intranet
  2. Base de datos
  3. Streaming
  4. ePayment
  5. SAP
  6. Salesforce
  7. Zoho CRM
  8. Sistema de archivos P2P

Por lo tanto, NBAR es un motor de clasificación inteligente que ayuda a mantener sus métricas de QoS dentro de las normas aceptables.

Clasificación del tipo de aplicación: NBAR

NBAR es un sistema para clasificar el tráfico en la red. NBAR, reconocimiento de aplicaciones basado en la red, es capaz de monitorear el tráfico de la Capa 4 a la Capa 7 y no sólo el de la capa de aplicación. Con una visibilidad tan profunda, puede reconocer las aplicaciones que utilizan puertos dinámicos como el de Skype que pertenecen a categorías y subcategorías específicas de aplicaciones en la red. Algunas categorías de aplicaciones que se ejecutan en la red son:

Marcación:

En la acción de marcación, el paquete identificado se asocia con un valor único (marcado con) perteneciente a su clase de tráfico. El paquete se identificará con este valor marcado en términos de QoS y su tratamiento dependerá de este valor marcado. Las opciones de marcación comunes disponibles en los routers y switches Cisco son IP Precedence, DSCP, CoS, ToS bits, grupo de QoS y valores MPLS EXP. Para un uso óptimo de los recursos del router, se recomienda encarecidamente hacer la marcación lo más cerca posible de la fuente. La marcación es la base para asignar prioridad al tráfico en la red.

Colas:

La cola se utiliza para almacenar el tráfico hasta que se le permita pasar. Es imperativo tener un mecanismo de cola, incluso si las posibilidades de congestión son mínimas. La creación de colas es particularmente útil cuando las organizaciones asignan enlaces de baja velocidad para aplicaciones no esenciales relacionadas con el tráfico de la web, como el intercambio de archivos, etc. Por lo general, se recomiendan altas velocidades para aplicaciones relacionadas con el negocio como Citrix, Webex, etc. Cisco recomienda las siguientes directrices de colas para las organizaciones:

  1. Asignación de ancho de banda para la clase de "mejor esfuerzo" - Un mínimo del 25%
  2. Asignación de ancho de banda para la clase de "prioridad" - Un máximo del 33%
  3. Asignación de ancho de banda para la clase de "depuración" - Menos del 5%
  4. Para evitar la congestión en determinados flujos de TCP - cola no prioritaria

Algunos mecanismos de cola

De los mecanismos de cola disponibles, el administrador de la red puede seguir el enfoque que mejor se adapte a las metas y objetivos de la organización, el tipo de red, etc. Sin embargo, es altamente recomendable tener un mecanismo de cola instalado.

Implementación de la QoS:

Los tres componentes clave de la implementación de la QoS son:

  1. Crear mapas de clase
  2. Crear mapas de políticas
  3. Aplicar las políticas

Crear mapas de clase:

El mapa de clases es donde se establecen los criterios de la Capa 3, la Capa 4 y la Capa 7, lo que ayuda a identificar la clase de tráfico. Este es un elemento importante para clasificar los diferentes tipos de tráfico en la red. Un mapa de clases es la base con la que se clasifica el tráfico y se definen las diferentes clases de tráfico en la red con la información que obtenemos de la capa de Aplicación, Transporte y Red.

Los componentes clave de los mapas de clase son la «coincidencia de sentencia» y la "coincidencia de criterios". Se especifican una serie de condiciones según el requisito del administrador de la red para clasificar el tráfico. Cuando se cumplen los requisitos de coincidencia, el paquete se clasifica bajo el nombre de la clase respectiva. Si falla la coincidencia de sentencia, el paquete se clasifica en la clase predeterminada. La clase en la cual se clasifique el paquete determinará sus posibilidades de pasar o ser descartado cuando se produzca una congestión.

Un pequeño ejemplo de caso:

Se podría escribir una coincidencia de sentencia para segregar los paquetes FTP y los paquetes VoIP. Los paquetes de VoIP son mucho más sensibles al retraso que los paquetes de FTP. Por lo tanto, cuando se separan los paquetes de VoIP de los paquetes predeterminados, sería útil priorizar los paquetes de VoIP teniendo en cuenta su sensibilidad a la latencia y el retardo.

Crear mapas de políticas:

Una vez creados los mapas de clase, el siguiente paso es decidir cómo manejar el tráfico clasificado. La segmentación del tráfico en diferentes clases ha terminado y el administrador de la red debe decidir cómo manejar estas diferentes clases de manera eficiente.

Aplicar las políticas:

Las políticas se activan mediante el comando de aplicación de políticas. Una vez que se definen las clases y se determina la política, la activación de estas políticas es el paso de implementación que ocurre a través de la aplicación de políticas.

Medir la efectividad de la QoS:

Después del diseño e implementación de QoS, la validación es el paso final y el más importante. La única manera de validar una cantidad es medirla. Por lo tanto, la medición y el monitoreo de la QoS se convierte en un aspecto vital para garantizar la eficacia de las políticas de QoS en la red. La profundidad y el alcance del monitoreo de la QoS varía en cada caso. Pero, como mínimo, el monitoreo debe incluir las tendencias de utilización de los enlaces y la información sobre el descarte de paquetes.

Hay varias maneras de monitorear la QoS como Cisco-Class-based-QoS-MIB, NetFlow etc. Se pueden recopilar muchos datos utilizando Cisco CBQoS, pero es necesario contar con una herramienta de back end para clasificar los datos y convertirlos en información útil en formatos fáciles de interpretar. La herramienta también debe ser capaz de clasificar los datos y marcar las tasas de descarte.

Informes de CBQoS de NetFlow Analyzer

ManageEngine NetFlow Analyzer es compatible con Cisco CBQoS y por lo tanto puede generar informes sobre las políticas de QoS que usted ha implementado. El informe muestra el tráfico antes de la política, después de la política y los descartes en diferentes clases de tráfico junto con las colas. El monitoreo de CBQoS en un nivel tan profundo le ayuda a validar las políticas de QoS. Puede cambiar sus políticas de acuerdo con los informes que se muestran en NetFlow Analyzer. Esta es una herramienta que es muy útil para la validación de la política de QoS.

Section Content

Cientes - NetFlow Analyzer Plus

Related products