La calidad de servicio, o QoS, es un tema complejo. Pero su uso es tan común en estos días que todo administrador de red debería conocerlo. QoS se hizo popular a medida que más y más redes comenzaron a transportar datos que deben ser priorizados y, al mismo tiempo, el uso de redes recreativas se estaba volviendo cada vez más común.
Nuestra intención no es convertirlos en expertos en QoS, sino que queremos arrojar algo de luz sobre el tema de la manera más no técnica posible.
En pocas palabras, nuestro objetivo con esto es responder a la siguiente pregunta: ¿Cuál es el significado de QoS en redes y para qué sirve?
Este no es un curso sobre teoría e implementación de QoS. No le mostraremos un solo comando de conmutador o enrutador. Nuestro objetivo es permitirle captar simplemente la esencia de QoS.
Comenzaremos por aclarar qué es y qué no es QoS. Después de eso, haremos una breve pausa para analizar algunas herramientas de SolarWinds que quizás desee probar. Luego, analizaremos los diferentes factores que pueden afectar el rendimiento de la red. Esto nos llevará al núcleo de nuestro asunto: cómo funciona QoS. Como verá, es mucho más simple de lo que parece. Y antes de concluir, discutiremos qué sucede cuando no usa QoS y con qué QoS no puede ayudarlo.
¿Qué es QoS?
A medida que el uso de la red creció para incluir más y más tráfico de diferentes tipos y que la congestión de la red se hizo cada vez más frecuente e importante, los ingenieros pronto se dieron cuenta de que necesitaban una forma de organizar y priorizar el tráfico. QoS no es una cosa, sino una combinación de características y tecnologías que trabajan juntas para lograrlo.
A través de muchas pruebas y errores, ahora tenemos un sistema QoS relativamente universal que se puede usar para garantizar de manera confiable que el tráfico importante reciba la atención que necesita.
Un aspecto importante de QoS es que tiene que implementarse de un extremo a otro para que sea de alguna utilidad. QoS se configura en los dispositivos, como conmutadores y enrutadores, que manejan el tráfico. Cualquier dispositivo de este tipo en la ruta de datos debe tener la configuración de QoS correcta o, de lo contrario, no tendrá el efecto esperado.
Además, cada dispositivo debe tener una configuración de QoS que sea compatible con la de los demás. QoS utiliza marcas de prioridad para lograr su magia. Puede imaginarse fácilmente lo que sucedería si un dispositivo considerara la figura de alta prioridad más alta como más importante mientras que otro hiciera lo contrario.
Significado de QoS en redes
A menudo comparamos la red con el tráfico vehicular donde las carreteras representan enlaces de red y los vehículos representan paquetes de datos. Es una analogía bastante buena, ya que existen muchas similitudes entre los dos tipos de tráfico. Probablemente más que diferencias. Usaremos esa misma analogía para tratar de explicar de manera concreta qué es QoS.
Entonces, imaginemos una autopista muy transitada. Es viernes por la tarde en hora punta y hay muchos autos y camiones. El tráfico ya avanza bastante lento pero, para empeorar las cosas, nos acercamos a una intersección y, al otro lado de esa intersección, hay algunas obras en la carretera que no hacen más que agravar el problema. Es más que probable que la mayoría de ustedes haya estado en tal situación.
Para tratar de ayudar a que el tráfico se mueva un poco mejor, hay un policía de tráfico en la próxima intersección. Hace todo lo posible para tratar de darles a todos y cada uno de los conductores su parte justa del camino. Pero incluso con su ayuda, las cosas no se mueven mucho y, te guste o no, estás atrapado en el tráfico.
Luego, en la distancia, escuchas la sirena de una ambulancia que viene detrás de ti. Esto es cuando el policía de tránsito en la intersección cambia a una velocidad alta.
Reconociendo que la ambulancia realmente necesita pasar, se asegura de dejar pasar el tráfico frente a la ambulancia y de detener el tráfico opuesto, asegurándose de que pueda continuar su ruta con la menor demora posible. Mientras tanto, otros automovilistas tienen que esperar su turno antes de poder reanudar su ruta una vez que haya pasado el vehículo prioritario.
SolarWinds QoS: ¡Las mejores herramientas!
Antes de continuar, me gustaría hablar sobre algunas herramientas de SolarWinds. Aunque no están directamente relacionados con QoS, ambos son muy útiles para identificar dónde hay cuellos de botella en sus redes y qué los está causando.
Le ayudarán a evaluar la situación actual, que es el primer paso para corregir problemas en general e implementar QoS.
1. Monitor de rendimiento de red ( prueba GRATUITA )
El producto insignia de SolarWinds, Network Performance Monitor es posiblemente una de las mejores herramientas de monitoreo de ancho de banda SNMP. Esta es una herramienta que utilizará el Protocolo simple de administración de redes para graficar la evolución de la utilización del ancho de banda de los circuitos de red a lo largo del tiempo. El tablero del software, sus vistas y gráficos son totalmente personalizables. La herramienta se puede configurar con un esfuerzo mínimo y puede comenzar a monitorearse casi inmediatamente después de la instalación. NPM puede escalar desde las redes más pequeñas hasta las más grandes con cientos de dispositivos repartidos en varios sitios.
SolarWinds Network Performance Monitor utiliza SNMP para sondear los dispositivos a intervalos regulares, por lo general cinco minutos, y leer sus contadores de interfaz.
Luego calcula el uso del ancho de banda, lo almacena en una base de datos para referencia futura y muestra gráficos que muestran la evolución del uso del ancho de banda a lo largo del tiempo. NPM es una herramienta enorme con varias funciones adicionales. Por ejemplo, puede crear mapas de red y mostrar la ruta crítica entre dos dispositivos.
El precio del Monitor de rendimiento de red comienza en alrededor de $ 3,000. Una prueba gratuita de 30 días está disponible si usted prefiere probar el producto antes de comprarlo.
2. NetFlow Traffic Analyzer ( prueba GRATUITA )
El Análisis de tráfico y SolarWinds NetFlow proporciona al administrador una vista más detallada del tráfico de red. No solo muestra el uso de ancho de banda en bits por segundo.
La herramienta proporciona información detallada sobre el tráfico observado. Le dirá qué tipo de tráfico es más frecuente o qué usuario utiliza más ancho de banda. También proporcionará información invaluable sobre los diferentes tipos de tráfico, como navegación web, aplicaciones comerciales, telefonía o transmisión de video, que se transportan en su red.
El Analizador de tráfico NetFlow utiliza el protocolo NetFlow para recopilar información detallada de uso de los dispositivos de red. El protocolo NetFlow está integrado en muchos dispositivos de red de varios proveedores. Cuando se configuran, los dispositivos de red envían información detallada sobre cada “conversación” o flujo de la red a un recopilador y analizador de NetFlow. SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer es uno de esos colectores y analizadores.
Si desea probar el producto antes de comprometerse a comprarlo, puede descargar una versión de prueba gratuita de 30 días de SolarWinds. Esta es una versión con todas las funciones que no tiene más limitación que el tiempo.
Factores que afectan el rendimiento de la red
En una red típica, la entrega de datos puede verse afectada por varios factores. Hemos compilado una lista de los factores principales que pueden afectar el rendimiento de la red.
Bajo rendimiento
Esto tiene que ver con la capacidad de un enlace de red. Algunos pueden manejar más tráfico que otros. Por lo general, se mide en bits, o con frecuencia en kilo o megabits, por segundo. Si excede la capacidad del enlace, se producirá una congestión y se degradará el rendimiento.
Paquetes caídos
Los dispositivos de red pueden descartar paquetes por varias razones. Quizás se corrompieron en el tránsito y ya no pueden ser reconocidos. Pero, con mayor frecuencia, los paquetes se descartan cuando llegan a un dispositivo cuyos búferes ya están llenos. La aplicación receptora normalmente se dará cuenta de que faltan algunos datos y solicitará su retransmisión, lo que provocará retrasos adicionales y degradación del rendimiento.
Errores
El ruido y las interferencias pueden dañar los datos. Esto es especialmente cierto en las comunicaciones inalámbricas y en cables de cobre largos. Cuando se detectan errores, la aplicación receptora solicitará que se retransmitan los datos faltantes, lo que de nuevo degrada el rendimiento.
Latencia
La latencia tiene que ver con los dispositivos de red que ponen en cola los datos antes de enviarlos. También puede suceder cuando se utilizan rutas más largas para evitar la congestión. No debe confundirse con el rendimiento. Con la latencia, el retraso puede acumularse con el tiempo, incluso si el rendimiento es suficiente.
Estar nervioso
La fluctuación se define como una variación en la demora que tarda cada paquete de datos en llegar a su destino. Sucede por varias razones. Por ejemplo, dos paquetes pueden tomar rutas diferentes. La consecuencia es que, cuando la fluctuación de fase aumenta demasiado, los paquetes pueden llegar fuera de secuencia a su destino. Si los paquetes son parte de un documento de Word, se reordenarán correctamente y nadie se verá afectado, pero si estamos hablando de voz o datos de video en tiempo real, puede causar todo tipo de problemas.
Como acabamos de ver, algunos tipos de tráfico, como voz o transmisión de video, se verán más afectados por problemas de rendimiento. Esta es la razón por la que un tráfico diferente necesita un manejo diferente y por qué existe QoS.
Cómo funciona QoS
Antes de comenzar, me gustaría decir algunas cosas. Primero, no soy un ingeniero de redes. En segundo lugar, el objetivo de esta explicación no es ser absolutamente exacto. Estoy simplificando demasiado las cosas a sabiendas e incluso quizás tergiversando la realidad hasta cierto punto para hacer que esta sección sea más fácil de digerir. Mi objetivo es brindarle una idea general de cómo funciona, no capacitarlo en la configuración de QoS.
QoS funciona identificando qué tráfico es más "importante" y priorizando ese tráfico en toda la red. No existe una "regla de oro" en cuanto a qué tráfico es más importante que otro. Obviamente, parte del tráfico, como voz o transmisión de video, normalmente se considerará importante simplemente porque no funcionará correctamente cuando sufra una degradación del rendimiento. Parte del tráfico, como la navegación web en muchas organizaciones, no se considera importante y, por lo tanto, no se le dará prioridad.
Hay dos componentes de QoS. Primero, el tráfico debe estar clasificado y marcado. Aunque hay varias formas de marcar el tráfico, los servicios diferenciados son los más frecuentes en la actualidad. Este es el que detallaremos en breve. El segundo componente es la cola, que asegurará que los datos prioritarios se transmitan con el menor retraso posible. La cola se realiza en los dispositivos de red de acuerdo con las marcas de Servicios diferenciados.
Los servicios diferenciados, o DiffServ, utilizan un código de seis bits en el encabezado de cada paquete para marcar de acuerdo con varias clases de prioridad creciente. Esta marca se conoce como Punto de código de servicios diferenciadores, o DSCP. Los valores típicos de DSCP van desde 0, el tráfico menos importante hasta 48, el más importante.
Clasificación y marcado
Para que el tráfico de la red se maneje correctamente de acuerdo con su prioridad, primero debe clasificarse y marcarse adecuadamente. El marcado se puede realizar directamente en la fuente. Por ejemplo, no es raro que los teléfonos IP marquen su tráfico como DSCP 46, un valor de alta prioridad. Para el tráfico que no está marcado en la fuente, las cosas son un poco más complicadas.
El tráfico sin marcar no existe realmente con DiffServ. De forma predeterminada, todo el tráfico se marca como DSCP 0, la prioridad más baja. Depende del primer dispositivo de red que maneje el tráfico, generalmente un conmutador, marcarlo. Como se hace Principalmente a través de ACL.
Las ACL, o listas de control de acceso, son una característica de la mayoría de los equipos de red que se pueden utilizar para identificar el tráfico. Como su nombre lo indica, originalmente se utilizaron como un medio para controlar el acceso. Las ACL identifican el tráfico según varios criterios. Entre ellos, los más comunes son la dirección IP de origen y destino y el número de puerto de origen y destino. A lo largo de los años, las ACL se han vuelto cada vez más refinadas y ahora se pueden utilizar para seleccionar con precisión un tráfico muy específico.
En el caso de las ACL utilizadas para insertar marcas de QoS, las reglas no solo especifican cómo reconocer el tráfico, sino también con qué valor DSCP marcarlo.
Hacer cola
Ahora que el tráfico está señalizado, solo queda priorizarlo según su señalización. Normalmente, esto se logra mediante el uso de varias colas con una prioridad creciente. Aunque los valores de DSCP tienen un ancho de 6 bits y, por lo tanto, pueden oscilar entre 0 y 63, el equipo de red rara vez usa tantas colas. Es típico que la mayoría de los equipos de red utilicen de tres a siete colas, siendo cinco el número más común. Con cinco colas y más de 60 marcas, seguramente se habrá dado cuenta de que hay más de un valor DSCP en cada cola.
La cola de menor prioridad, que a menudo se denomina cola de mejor esfuerzo o BE, será la que reciba la menor atención del motor de enrutamiento. Por el contrario, la cola de mayor prioridad, que a menudo llamamos tiempo real o RT, recibirá la mayor atención. Esto asegura que el tráfico "importante" se enrutará o cambiará con prioridad. Por supuesto, esto también significa que el mejor esfuerzo podría retrasarse seriamente y tal vez incluso nunca llegar a realizarse. Esto es algo a tener en cuenta al clasificar y marcar el tráfico de mejor esfuerzo.
Consecuencias de no usar QoS
Las consecuencias de no utilizar QoS varían ampliamente. Por ejemplo, si su red no transporta tráfico altamente sensible, como telefonía IP o transmisión de video, no usar QoS podría no hacer ninguna diferencia. Esto es especialmente cierto cuando sus niveles de tráfico actuales son bajos. De hecho, en una situación de poco tráfico, QoS casi no aporta ningún beneficio. Si volvemos a nuestra analogía de la carretera. Si la ambulancia está sola en una carretera de 5 carriles, no será necesario priorizarla.
Pero en situaciones en las que su red sufre de alguno (o muchos) problemas, como la sobreutilización y la congestión, la ausencia de QoS provocará todo tipo de problemas. Para el tráfico que requiere transmisión en tiempo real o casi en tiempo real, como la telefonía IP, podría, por ejemplo, ser la causa de un audio distorsionado, entrecortado o ininteligible. La transmisión de video también se vería afectada, lo que resultaría en un almacenamiento en búfer excesivo durante la reproducción.
Pero incluso otros servicios podrían verse afectados por la ausencia de QoS. Imagine que un usuario de una red corporativa está tratando de acceder a un importante sistema de contabilidad basado en la web mientras, al mismo tiempo, cientos de usuarios están en su pausa para el almuerzo, navegando intensamente por Internet. Esto podría inutilizar la aplicación de contabilidad a menos que su tráfico se priorice correctamente mediante QoS.
QoS no arreglará todo
Pero por muy bueno que sea, implementar QoS no es la solución a todos los problemas. Los administradores de red tienden a pensar que la implementación de QoS los liberará de la necesidad de agregar ancho de banda. Si bien es cierto que implementar QoS provocará una mejora inmediata y muy aparente del funcionamiento del tráfico de alta prioridad. También degradará la prioridad más baja.
QoS se ocupará de la congestión temporal de la red y garantizará que los servicios críticos para el negocio continúen funcionando correctamente mientras haya congestión, pero no la detendrá. Aún necesita monitorear el uso de la red y tener un programa de planificación de capacidad implementado.
Conclusión
La calidad del servicio debe ser parte de la estrategia de red de cualquier organización, pero no debe ser el único elemento. Pero más que nada, se debe tener mucho cuidado al planificar y configurar la QoS. Si bien puede hacer pequeños milagros cuando se aplica correctamente, podría empeorar la situación para ciertos usuarios. Y antes de implementar QoS, también se deben implementar herramientas de monitoreo para evaluar la situación. Esas mismas herramientas también serán invaluables después de la implementación.
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