Significado de QoS en redes: ¿Qué es Qos? (Tutorial)

La calidad del servicio, o QoS, es un tema complejo. Pero su uso es tan común en estos días que todo administrador de red debería saberlo. La QoS se hizo popular a medida que más y más redes comenzaron a transportar datos que deben priorizarse, mientras que 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 la siguiente pregunta: ¿Cuál es el significado de QoS en las redes y para qué sirve?

Este no es un curso sobre teoría e implementación de QoS. No le mostraremos un solo interruptor o comando de enrutador. Nuestro objetivo es permitirle simplemente comprender la esencia de QoS.

Comenzaremos por aclarar qué es QoS y qué no. 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 la 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 la calidad del servicio?

A medida que el uso de la red creció para incluir más y más tráfico de diferentes tipos y la congestión de la red se hizo más y más frecuente e importante, los ingenieros pronto se dieron cuenta de que necesitaban una forma de organizarse y priorizar 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 utilizar para garantizar de manera confiable que el tráfico importante reciba la atención que necesita.

Un aspecto importante de la QoS es que debe implementarse de principio a fin para que sea de 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 los demás. QoS usa marcas de prioridad para lograr su magia. Puede imaginar fácilmente lo que sucedería si un dispositivo considerara la cifra de alta prioridad como más importante mientras que otro hiciera lo contrario.

Significado de QoS en redes

A menudo comparamos el tráfico de red con el de vehículos, donde las carreteras representan enlaces de red y los vehículos representan paquetes de datos. Es una analogía bastante buena ya que hay muchas similitudes entre los dos tipos de tráfico. Probablemente más de lo que hay diferencias. Usaremos esa misma analogía para tratar de explicar concretamente qué es QoS.

Entonces, imaginemos una carretera muy transitada. Es viernes por la tarde a la hora pico y hay muchos autos y camiones. El tráfico ya se mueve con bastante lentitud pero, para empeorar las cosas, nos acercamos a una intersección y, en Al otro lado de esa intersección, hay algunas obras viales en curso, que no hacen más que aumentar problema. La mayoría de ustedes probablemente han estado en una situación así.

Para intentar ayudar a que el tráfico se mueva un poco mejor, hay un policía de tránsito en la próxima intersección. Él hace todo lo posible para tratar de dar a cada automovilista 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, a lo lejos, escuchas la sirena de una ambulancia que viene detrás de ti. Esto es cuando el policía de tráfico en la intersección cambia a alta velocidad.

Reconociendo que la ambulancia realmente necesita pasar, se asegura de dejar que el tráfico enfrente del pase la ambulancia y pare el tráfico opuesto, asegurándose de que pueda continuar su ruta con el menor retraso posible posible. Mientras tanto, otros automovilistas tienen que esperar su turno antes de que puedan reanudar su ruta una vez que el vehículo prioritario haya pasado.

SolarWinds QoS: ¡Las mejores herramientas!

Antes de continuar, me gustaría hablar sobre algunas herramientas de SolarWinds. Aunque no están directamente relacionados con la calidad del servicio, 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.

El producto estrella de SolarWinds, el Monitor de rendimiento de red 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 red para representar gráficamente la evolución de la utilización del ancho de banda de los circuitos de red a lo largo del tiempo. El panel de control del software, sus vistas y gráficos son totalmente personalizables. La herramienta se puede configurar con un mínimo esfuerzo y puede comenzar a monitorear casi inmediatamente después de la instalación. NPM puede escalar desde las redes más pequeñas a las enormes con cientos de dispositivos distribuidos en múltiples sitios.

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SolarWinds Network Performance Monitor utiliza SNMP para sondear dispositivos a intervalos regulares, generalmente cinco minutos, y leer sus contadores de interfaz.

Luego calcula la utilización del ancho de banda, la 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 gran herramienta con varias características adicionales. Por ejemplo, puede construir mapas de red y mostrar la ruta crítica entre dos dispositivos.

El precio para el Monitor de rendimiento de red comienza en alrededor de $ 3,000. UNA La prueba GRATUITA de 30 días está disponible Si prefiere probar el producto antes de comprarlo.

los Analizador de tráfico SolarWinds NetFlow le da al administrador una vista más detallada del tráfico de red. No solo muestra el uso del ancho de banda en bits por segundo.

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La herramienta proporciona información detallada sobre el tráfico observado. Le dirá qué tipo de tráfico es más frecuente o qué usuario está utilizando 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.

los NetFlow Traffic Analyzer utiliza el protocolo NetFlow para recopilar información de uso detallada de sus 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" de red, o flujo, a un colector y analizador NetFlow. SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer es uno de esos recopiladores y analizadores.

Si desea probar el producto antes de comprometerse a comprarlo, un versión de prueba gratuita de 30 días se puede descargar desde SolarWinds. Esta es una versión con todas las funciones que no tiene limitaciones sino 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 a menudo kilo o megabits, por segundo. Si excede la capacidad del enlace, se producirá congestión y se degradará el rendimiento.

Paquetes descartados

Los dispositivos de red pueden descartar paquetes por varias razones. Quizás se corrompieron en el tránsito y ya no pueden ser reconocidos. Pero más comúnmente los paquetes se descartan cuando llegan a un dispositivo cuyos búferes ya están llenos. La aplicación receptora generalmente se dará cuenta de que faltan algunos datos y solicitará su retransmisión, lo que causará demoras adicionales y degradación del rendimiento.

Errores

El ruido y la interferencia 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 los datos faltantes se retransmitan, lo que nuevamente degrada el rendimiento.

Latencia

La latencia tiene que ver con los dispositivos de red que ponen en cola datos antes de enviarlos. También puede ocurrir 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 de fase se define como una variación en el retraso 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 es demasiado alta, 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 hablamos de voz o transmisión de datos de video, puede causar todo tipo de problemas.

Como acabamos de ver, algunos tipos de tráfico, como la voz o la transmisión de video, se verán más afectados por problemas de rendimiento. Esta es la razón por la cual un tráfico diferente necesita un manejo diferente y por qué existe QoS.

Cómo funciona la calidad del servicio

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 las cosas a sabiendas e incluso tal vez torciendo la realidad hasta cierto punto para que esta sección sea más fácil de digerir. Mi objetivo es darle 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 priorizará.

Hay dos componentes para QoS. Primero, el tráfico debe ser clasificado y marcado. Aunque hay varias formas en que se puede 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 transmitirán con la menor demora posible. La puesta en cola se realiza en los dispositivos de red de acuerdo con las marcas de Servicios diferenciados.

Los servicios diferenciados, o DiffServ, usan un código de seis bits en el encabezado de cada paquete para marcarlo de acuerdo con varias clases de prioridad creciente. Esta marca se denomina Punto de código de servicios diferenciadores o DSCP. Los valores típicos de DSCP varían de 0, el tráfico menos importante a 48, el más importante.

Clasificación y marcado

Para que el tráfico de red se maneje correctamente de acuerdo con su prioridad, primero debe clasificarse y marcarse adecuadamente. El marcado se puede hacer 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 no marcado en realidad no existe con DiffServ. Por defecto, todo el tráfico está marcado DSCP 0, la prioridad más baja. Es el primer dispositivo de red que maneja 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 usar para identificar el tráfico. Como su nombre lo indica, fueron utilizados originalmente como un medio para controlar el acceso. Las ACL identifican el tráfico en función de 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 usar 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.

Haciendo cola

Ahora que el tráfico está marcado, todo lo que queda es priorizarlo de acuerdo con su marca. Esto normalmente se logra mediante el uso de múltiples colas con mayor prioridad. Aunque los valores de DSCP tienen un ancho de 6 bits y, por lo tanto, pueden variar de 0 a 63, el equipo de red rara vez usa tantas colas. Es típico que la mayoría de los equipos de red usen de tres a siete colas, siendo cinco el número más común. Con cinco colas y más de 60 marcas, seguramente se ha dado cuenta de que hay más de un valor DSCP en cada cola.

La cola de prioridad más baja, que a menudo se llama la cola BE o de mejor esfuerzo, será la que reciba menos atención del motor de enrutamiento. Por el contrario, la cola de mayor prioridad, que a menudo llamamos en tiempo real o RT, recibirá la mayor atención. Esto asegura que el tráfico "importante" se enrutará o cambiará en prioridad. Por supuesto, esto también significa que el mejor esfuerzo podría retrasarse seriamente y tal vez incluso nunca entregado. 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 usar QoS varían ampliamente. Por ejemplo, si su red no transporta tráfico altamente sensible como la telefonía IP o la transmisión de video, no utilizar 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 trae ningún beneficio. Si volvemos a nuestra analogía de 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 ser, por ejemplo, la causa de un audio confuso, picado o ininteligible. La transmisión de video también se vería afectada, lo que resulta en un almacenamiento en búfer excesivo durante la reproducción.

Pero incluso otros servicios podrían sufrir la ausencia de QoS. Imagine que un usuario de la red corporativa está tratando de acceder a un importante sistema de contabilidad basado en la web, mientras que al mismo tiempo, cientos de usuarios están en su hora de almuerzo, navegando fuertemente por Internet. Esto podría inutilizar la aplicación de contabilidad a menos que se priorice correctamente su tráfico utilizando QoS.

QoS no arreglará todo

Pero tan bueno como es, implementar QoS no es la solución a todos los problemas. Los administradores de red tienden a pensar que implementar QoS los aliviará de la necesidad de agregar ancho de banda. Si bien es cierto que la implementación de QoS causará una mejora inmediata y muy aparente de la operación del tráfico de alta prioridad. También degradará una prioridad más baja.

QoS se encargará 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.

Conclusión

La calidad del servicio debería ser parte de la estrategia de red de cualquier organización, pero no debería 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 deben implementarse herramientas de monitoreo para evaluar la situación. Esas mismas herramientas también proporcionarán un valor incalculable después de la implementación.