WebTech360 - En el siguiente artículo, presentaremos y lo guiaremos para que aprenda sobre el concepto de QoS (Calidad de servicio) en dispositivos enrutadores.
¿Qué es QoS?
QoS (abreviatura de Calidad de Servicio) es una forma de controlar la prioridad del tráfico del sistema de red. Esta función funciona en todas las capas del sistema, pero en esta prueba nos centraremos en routers domésticos o personales. Más específicamente, QoS demostrará claramente sus efectos en ubicaciones donde se producen cuellos de botella con frecuencia (o comúnmente llamados cuellos de botella), y al mismo tiempo determinará qué parte del tráfico es más importante que el resto, basándose en las reglas que el usuario configure en relación con las direcciones IP, las direcciones MAC, los servicios activos, etc.
Casos de uso de QoS en la práctica
Para entenderlo mejor, tomemos el ejemplo de un atasco en una autopista en hora punta. Todos los conductores tienen un mismo objetivo: llegar a su destino. Por eso, deben seguir avanzando, aunque sea a paso de tortuga.
Entonces, el sonido de la sirena de una ambulancia les alertó de un vehículo que necesitaba llegar urgentemente a su destino y debía adelantarlos. Así que los conductores se apartaron —ahora la ambulancia tenía derecho de paso— y lo dejaron pasar.
De igual manera, cuando una red transmite datos, también cuenta con una configuración que permite que algunos tipos de datos se traten mejor que otros. Los paquetes de datos importantes deben llegar a su destino mucho más rápido que el resto, ya que son sensibles al tiempo y caducan si no llegan a tiempo.
¿Por qué es importante la calidad de servicio?
Antiguamente, las redes de información y las redes empresariales eran entidades independientes. Las llamadas telefónicas y las comunicaciones remotas se gestionaban habitualmente mediante una red con conexión RJ11. Las llamadas se monitorizaban mediante un sistema PABX. Este funcionaba independientemente de la red IP con conexión RJ45 que conectaba ordenadores portátiles, de escritorio y servidores. Ambos tipos de redes rara vez se cruzaban, a menos que, por ejemplo, un ordenador necesitara una línea telefónica para conectarse a Internet. Un ejemplo de una red de este tipo sería el siguiente:
Cuando las redes solo transmitían datos, la velocidad era menos importante. Hoy en día, las aplicaciones interactivas que transmiten audio y video deben distribuirse por redes a alta velocidad, sin pérdida de paquetes ni variación en la velocidad de entrega.
Ahora se realizan llamadas de negocios mediante aplicaciones de reuniones en línea como Skype, Zoom y GoToMeeting, que utilizan protocolos de transporte IP para enviar y recibir mensajes de video o audio. Para mayor velocidad, estas importantes aplicaciones pueden realizar su trabajo sin los procesos administrativos que suelen requerir las transmisiones de datos estándar.
¿Dónde suele producirse el cuello de botella?
El principal mecanismo operativo de QoS se aplica generalmente cuando se produce un cuello de botella en un momento o lugar determinado del sistema, y el factor principal aquí son los parámetros que se establecen relacionados con el ancho de banda :
Supongamos que su configuración de QoS excede el ancho de banda que recibe de su proveedor de servicios de internet (ISP). ¿Qué ocurre si el tráfico de su enrutador no se prioriza porque el sistema considera que el ancho de banda es razonable? Mientras tanto, si ha alcanzado el límite de su ISP, este es quien decide qué puede y qué no puede seguir funcionando.
Además, si configuras el nivel de ancho de banda de QoS por debajo del estándar del ISP, significa que estás creando un cuello de botella "artificial", y podemos controlarlo, monitorearlo y observarlo a través del enrutador.
Algunos puntos a tener en cuenta para garantizar la estabilidad del sistema, incluidas las configuraciones de enlace ascendente y descendente :
Comencemos por comprobar la velocidad promedio de nuestra conexión con el proveedor de internet. Para ello, puede utilizar algunos servicios de soporte en línea disponibles, como Speakeasy Speed Test y SpeedTest :
Según las recomendaciones de expertos y de muchos usuarios experimentados, se debe establecer la QoS en aproximadamente el 85 % del valor obtenido en la prueba para garantizar el correcto funcionamiento del sistema. Tras determinar la velocidad de subida y bajada , se debe aumentar gradualmente entre un 1 % y un 2 % cada vez. En algunos casos especiales, se puede aumentar hasta el 95 % manteniendo el sistema en buen estado, sin efectos secundarios.
¿Qué sucede si no se utiliza QoS en la red?
No tener QoS configurado correctamente puede provocar uno (o todos) de los siguientes problemas:
Demora
Cuando los paquetes RTP no tienen prioridad, se entregan a la velocidad predeterminada del dispositivo. En una red congestionada, los paquetes deben viajar junto con el resto de los paquetes no urgentes. Si bien la latencia de la red en sí no afecta la calidad de los datos audiovisuales entregados, sí afecta la comunicación entre los usuarios finales. Con una latencia de 100 ms, una persona empezará a hablar por encima de otra a medida que los paquetes llegan desincronizados, y con 300 ms, la conversación se volverá incomprensible.
Estar nervioso
Las aplicaciones en tiempo real eliminan el almacenamiento en búfer estándar a nivel de transporte, por lo que no existe un mecanismo para reorganizar los paquetes entrantes en el orden correcto. El jitter es la velocidad irregular con la que llegan los paquetes a la red. Puede provocar que los paquetes lleguen tarde y fuera de secuencia. Dado que la aplicación no espera a que el flujo se ordene correctamente, los paquetes fuera de secuencia se descartan, lo que provoca distorsión o interrupciones en el audio o el vídeo entregados.
pérdida de paquetes
Este es el peor escenario posible, donde algunos paquetes (o una parte de ellos) se pierden debido a una congestión excesiva en los dispositivos de red. Cuando la cola de salida de un conmutador o enrutador está llena, se produce una pérdida de cola: el dispositivo descarta los paquetes nuevos hasta que se recupere la capacidad.
En todos los casos que acaba de ver, QoS puede ayudar programando datos, administrando colas y previniendo la pérdida de datos.
No es difícil imaginar cómo la comunicación y la transmisión multimedia podrían verse gravemente afectadas sin QoS, especialmente en redes que utilizan el protocolo RTP. Incluso con un diseño perfecto, la comunicación se dificultará al principio, se deteriorará a medida que aumenta el tráfico de red y, finalmente, se volverá imposible.
Los tres errores mencionados anteriormente son realmente muy importantes para determinar la calidad del tráfico basado en RTP que las empresas de software de monitoreo de red y QoS como SolarWinds utilizan como métrica.
Herramientas de red para la monitorización de QoS
Analizador de tráfico NetFlow de SolarWinds (prueba gratuita)
Sería bastante injusto continuar sin mencionar un poco más sobre una de las mejores herramientas de monitorización de red que existen: SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer.
Esta suite de monitoreo de red ayuda a resolver problemas que pueden ser causados por:
Red lenta : Una red lenta puede afectar a una empresa, ya que reduce constantemente la velocidad de transferencia de datos. A menos que se eliminen los cuellos de botella de la red, toda la organización experimentará una conectividad deficiente .
Comunicación lenta : Una empresa que no establece un canal de comunicación claro dentro de su red se verá paralizada. Peor aún, no comunicarse claramente con los clientes casi con seguridad causará problemas a la empresa.
Red sin supervisión : Los administradores que no puedan supervisar adecuadamente sus redes no podrán conocer su estado actual ni planificar su futura expansión. Sin supervisar la red ni monitorear el rendimiento de cada dispositivo, los administradores de red no pueden tomar decisiones informadas y es probable que agraven los problemas de rendimiento .
Equipados con Netflow Traffic Analyzer, los administradores de red podrán resolver problemas comunes, ya que la herramienta ayuda a:
Un panel típico del Analizador de Tráfico de Netflow contiene información importante que los administradores necesitan para supervisar el estado y realizar ajustes rápidos en la configuración. Un ejemplo:
Estos informes y análisis incluyen: latencia, fluctuación y pérdida de paquetes.
Otra opción para monitorizar la QoS es Paessler PRTG. Este kit de herramientas de monitorización de red incluye una sección dedicada a la monitorización del rendimiento de la QoS. Esta función muestra los flujos de tráfico etiquetados en tiempo real y almacena los datos para el análisis del rendimiento y la planificación de la capacidad.
El software PRTG incluye cuatro sensores de monitorización que cubren tres métodos diferentes de QoS. Se complementan con un sensor de fluctuación de ping que monitoriza la regularidad de la entrega de paquetes dentro de un flujo.
Los tres tipos de QoS que PRTG puede monitorear son QoS estándar, Cisco IP-SLA y Cisco CBQoS. Los monitores de QoS estándar se implementan como sensores unidireccionales o sensores de ida y vuelta. Estos monitores pueden operar en conexiones a través de Internet.
El sensor Cisco IP-SLA está diseñado específicamente para monitorizar el tráfico VoIP etiquetado en su red. Registra diversas métricas del tráfico de voz, como el retardo de ida y vuelta, la latencia, el jitter y la puntuación media de opinión (MOS).
El sensor Cisco CBQoS sigue una implementación de calidad de servicio basada en clases. CBQoS es un método de colas y, para implementarlo, deberá monitorear múltiples puntos de entrada en sus routers y switches. Se crean al menos tres colas virtuales para cada dispositivo, por lo que hay más que monitorear.
PRTG puede configurar y mapear automáticamente toda su infraestructura de red. Sin embargo, implementar QoS requiere tomar decisiones, por lo que deberá configurar el método usted mismo decidiendo qué tipos de tráfico de red priorizar.
Paessler te permite usar PRTG gratis si activas solo hasta 100 sensores. Si necesitas más, puedes probar el sistema gratis durante 30 días, que incluye monitorización de QoS.
¿Cómo configurar QoS?
Los enrutadores y conmutadores de cable se pueden configurar para priorizar los protocolos a los que suele acceder el software de administración de enrutadores. El proceso completo de configuración de las opciones de QoS es bastante sencillo e incluye:
De esta forma, los paquetes de medios podrán fluir sin problemas por la red. Los ingenieros de redes expertos pueden realizar todas las tareas mencionadas anteriormente mediante la interfaz de configuración de la línea de comandos.
¿Cómo se priorizan los paquetes RTP?
La priorización de paquetes QoS se puede realizar mediante dos métodos principales:
Clasificación : Este método eficiente identifica los tipos de paquetes y les asigna prioridad marcándolos. La identificación puede realizarse mediante ACL (Listas de Control de Acceso), implementando redes LAN con CoS (Clase de Servicio) o con la ayuda de conmutadores que utilizan marcado de QoS basado en hardware .
Colas : Las colas son búferes de memoria de alto rendimiento que se encuentran en enrutadores y conmutadores. Los paquetes que pasan por ellas se almacenan en áreas de memoria dedicadas mientras esperan ser enviados. Cuando se asigna una prioridad mayor a protocolos como RTP, se transfieren a una cola dedicada que envía los datos a mayor velocidad, reduciendo así el riesgo de pérdida. Las colas de menor prioridad no reciben este tratamiento.
Una cosa importante a recordar aquí es que el marcado de prioridad de un paquete solo es válido dentro de la red en la que fue creado. Una vez que sale de la red, el propietario de la red receptora determina su nueva prioridad.
Aspectos a tener en cuenta al priorizar los paquetes
Algunas cosas y consejos que pueden ser útiles a la hora de decidir cómo priorizar los paquetes incluyen:
Generalmente, es recomendable que los dispositivos más cercanos a la fuente de datos asignen marcadores de prioridad. Esto garantiza que los paquetes circulen por toda la red con la prioridad correcta.
El dispositivo elegido para marcar los paquetes entrantes siempre debe ser un switch. Esto se debe a que estos dispositivos pueden equilibrar la carga del tráfico en la red y compartirla con otros switches, reduciendo así la carga de sus CPU.
El tráfico entrante casi siempre es mayor que el saliente. Los ISP suelen asignar menos ancho de banda al tráfico saliente del cliente, y es allí (en la ruta de red saliente) donde se debe aplicar principalmente la QoS.
Cisco tiene una recomendación sobre cómo deben marcarse los paquetes como se muestra en este diagrama:
En última instancia, el éxito de una implementación de QoS siempre depende de la calidad de la política que rige la clasificación, el marcado y la cola de los paquetes. Esta política debe diseñarse cuidadosamente para una implementación de QoS exitosa.
¿Para qué no se debe utilizar QoS?
Después de leer sobre QoS, podría considerarla la solución definitiva para la congestión de la red. Hasta cierto punto, QoS puede facilitar la mayoría de las comunicaciones RTP y, aparentemente, optimizar el tráfico de red. Desafortunadamente, QoS no es una solución universal para todos los problemas de red.
Nunca utilice QoS para los siguientes propósitos:
Aumentar el ancho de banda
Si bien la QoS ayuda a priorizar los paquetes RTP y da la impresión de que la red está aumentando repentinamente el ancho de banda, nunca debe interpretarse de esa manera. La QoS nunca debe utilizarse como herramienta para "aumentar el ancho de banda", cuando lo único que hace es utilizar los recursos existentes de forma un poco más eficiente (y a favor de los paquetes RTP).
En su lugar, considere almacenar archivos en caché para reducir la cantidad de datos entrantes y salientes. Si esto no funciona, significa que se ha alcanzado el límite de ancho de banda. Cuando una empresa alcanza su límite de ancho de banda, la única opción viable es adquirir más equipos de red, no usar QoS.
Evite que la red se congestione
Si algunas aplicaciones siguen ejecutándose y consumen lentamente el ancho de banda de la red, implementar QoS no es la solución. Aunque las llamadas de Skype finalmente puedan empezar a funcionar, la QoS no solucionará el problema de raíz. En última instancia, las aplicaciones absorberán todos los recursos disponibles, anulando así los beneficios de la QoS.
Una solución que podría funcionar en este caso es buscar aplicaciones que consuman muchos recursos y deshabilitarlas o reprogramarlas para que se ejecuten fuera del horario laboral.
Nuevamente, el propósito de configurar la QoS en su red es garantizar que sus llamadas de audio y video en streaming no sufran retrasos (ni se bloqueen) debido a la congestión de la red. La QoS no es una herramienta que realmente pueda aumentar el ancho de banda. Tampoco puede funcionar en una red congestionada.
Una buena implementación de QoS mejora la calidad y la velocidad de los datos críticos al optimizar el ancho de banda asignado, facilitar el etiquetado de paquetes para su identificación y asignar prioridades específicas. La QoS utiliza el ancho de banda disponible, pero no lo amplía.
Preguntas frecuentes sobre QoS en redes
¿Cuál es la diferencia entre QoS y limitación de red?
La limitación, también conocida como vigilancia, implica establecer un límite general al rendimiento del tráfico y reducir los niveles de tráfico excesivo. La calidad de servicio (QoS) es un método que prioriza el tráfico sobre otros y utiliza colas, maximizando así el ancho de banda para una parte del tráfico a expensas del resto.
¿Cuál es el papel principal de DSCP en QoS?
El Punto de Código de Servicios Diferenciados (DSCP) aparece en el encabezado del paquete. Esta es una oportunidad a nivel de paquete para solicitar prioridad al software de gestión de QoS en los dispositivos de red. El administrador de red puede habilitar o deshabilitar la detección de DSCP en el dispositivo, de modo que este valor se pueda ignorar y se utilice otro método de cola de QoS.
¿Puedes explicar la modelación del tráfico en QoS?
El modelado de tráfico es un método que utiliza QoS para optimizar la capacidad de la red. Todas las redes experimentan picos de demanda, y la planificación tradicional de la capacidad requiere el aprovisionamiento de ancho de banda en el nivel pico, más un margen de seguridad. El modelado de tráfico QoS introduce pequeños retrasos en cierto tráfico para permitir que una red con capacidad inferior a la demanda máxima pueda gestionar todo el tráfico.
¡Buena suerte!
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