PROYECTO CON EL CUAL SE BUSCA MOSTRAR Y EVALUAR EL FUNCIONAMIENTO DEL ESQUEMA DE ENCOLAMIENTO CQ

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PROYECTO CON EL CUAL SE BUSCA MOSTRAR Y EVALUAR EL
FUNCIONAMIENTO DEL ESQUEMA DE ENCOLAMIENTO CQ
VICTOR DANIEL RODRIGUEZ ORTEGA 1401169
FRANCISCO JAVIER DIAZ ACERO 1401209
JOANN FELIPE CASTELLANOS DIAZ 1401228
Profesora: EDITH PAOLA ESTUPIÑAN CUESTA
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES
TELETRÁFICO
BOGOTÁ, 2019
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1. Introducción
El tema que abordaremos a continuación será la descripción del mecanismo de gestión de
colas Custom Queueing, para ello será necesaria la caracterización teórica del mismo, a partir de
la contextualización acerca del tema, se procede a la implementación de una topología sencilla que
permita ver su comportamiento, para ello, se usaron dos simuladores (Riverbed y GNS3), además
de ser implementado en el laboratorio de Redes de la Universidad Militar Nueva Granada, a partir
del montaje de la topología y su posterior configuración, se hacen pruebas de conectividad y
posteriormente la instauración de un servidor y el respectivo cliente, esto se hizo con el software
FileZilla, con el fin de la generación de tráfico a partir de la descarga de un archivo y la observación
del comportamiento del tráfico en la red, el cual es monitoreado con el uso del software
SolarWinds. Esto lo hacemos con el fin de determinar cuáles son las principales características que
deben tenerse en cuenta en la red cuando se implementa el mecanismo de gestión de cola conocido
como Custom Queueing.
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2. Índice
1.
Introducción _____________________________________________________________ 2
2.
Índice __________________________________________________________________ 3
3.
Resumen ________________________________________________________________ 4
Abstract ____________________________________________________________________ 4
4.
Formulación del problema _________________________________________________ 4
5.
Objetivos ________________________________________________________________ 5
5.1 Objetivo general _______________________________________________________________ 5
5.2 Objetivos específicos ____________________________________________________________ 5
DESARROLLO Y COMPONENTES DEL PROYECTO _________________________ 5
6.
6.1
Topología propuesta_____________________________________________________ 5
6.2
Configuración de protocolos ______________________________________________ 6
6.3
Revisión de configuración ________________________________________________ 7
6.4
Configuración de protocolo en Riverbed ____________________________________ 8
6.5
Resultados____________________________________________________________ 14
MARCO TEÓRICO ______________________________________________________ 17
7.
QOS- Calidad de servicio __________________________________________________________ 17
MARCO CONCEPTUAL _________________________________________________ 18
8.
8.1
FIFO- First In First Out ____________________________________________________ 18
8.2
LIFO- Last In First Out ____________________________________________________ 18
8.3
PQ- Priority Queueing _____________________________________________________ 19
8.4
CQ- Custom Queueing _____________________________________________________ 19
8.5
LLQ- Low Latency Queueing________________________________________________ 19
8.6
WFQ- Weighted Fair Queueing ______________________________________________ 20
9.
10.
Conclusiones ___________________________________________________________ 20
Bibliografía___________________________________________________________ 20
Bibliografía _________________________________________________________________ 20
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3. Resumen
En la evolución de las telecomunicaciones, observamos el amplio y rápido crecimiento al cual
se ven sometidos los proveedores de red, en donde se pasa de la preocupación simple de la entrega
de recursos a un enfoque donde el cliente es el principal evaluador del servicio, de esta forma
entramos a hablar de la calidad del servicio (QoS) el cuál se define a partir del requisito de cada
aplicación, estas características tienen una amplia conexión con los parámetros de calidad de
servicios como lo es el rendimiento, el retardo, la tasa de pérdida de paquetes, etc. Para que la
calidad del servicio sea alta, el proveedor de servicios necesita utilizar modelos que permitan
optimizar los recursos de red.
A lo largo del presente documento podremos observar la descripción del modelo de encolamiento
conocido como Custom Queuering ó cola personalizada, se busca observar el funcionamiento a
partir de software de simulación y la implementación en la realidad.
Palabras clave: servicios, rendimiento, QoS, Cola personalizada.
Abstract
In the evolution of telecommunications, we observe the broad and rapid growth in which it occurs
in network providers, which shows the simple attention of the delivery of resources to an approach
where the client is the main evaluator of the service, in this way it has to do with the quality of
service (QoS) the definition defines the condition of each service, these characteristics have a wide
connection with the quality parameters of services such as performance, delay, the rate of loss of
packages , etc. For service quality to be high, the service provider needs to use the models to
optimize network resources.
Throughout this document we can see the description of the queuing model known as Custom
Queuing or tail customized, we look to observe the operation from simulation software and
implementation.
Keywords: services, efficiency, QoS, Custom Queueing.
4. Formulación del problema
La cantidad de usuarios de las redes de telecomunicaciones es cada vez más alta, el uso de
estas redes y la inclusión de mercados lleva al crecimiento de información almacenada y por tanto
el volumen de tráfico de datos a través de la red crece de una forma más rápida. Con lo anterior es
necesario mejorar la eficiencia de la utilización de recursos de los sistemas de telecomunicaciones.
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A partir de esta necesidad, se avanza en el uso de mecanismos en pro de la mejora de la
disponibilidad de la red, para ello el progreso con algunos protocolos; y de forma paralela se
mejoran los requisitos para garantizar la calidad del servicio, allí llegamos a hablar sobre
mecanismos de encolamiento.
5. Objetivos
5.1 Objetivo general

Definir teóricamente y comprobar de forma práctica el funcionamiento de una red bajo las
características del modelo de encolamiento conocido como cola personalizada (Custom
Queueing).
5.2 Objetivos específicos
 Dar a conocer la teoría por la cual se establecen las características del modelo de
encolamiento conocido como cola personalizada (Custom Queueing).
 Proponer una topología que permita observar el comportamiento de la red bajo el
funcionamiento del modelo de encolamiento conocido como cola personalizada (Custom
Queueing).
 Comparar las características del modelo de encolamiento conocido como cola
personalizada (Custom Queueing) con otros modelos de encolamiento.
6. DESARROLLO Y COMPONENTES DEL PROYECTO
6.1 Topología propuesta
Para cumplir los objetivos anteriormente mencionados es necesario establecer unos límites, al
implementar una red controlada podemos evaluar de manera más precisa las características del
modelo de encolamiento CQ, modelo que se busca exponer en el presente proyecto; nuestra
topología se compone de un servidor conectado mediante un cable UTP categoría 5E al enrutador
1; a partir del servidor se provee de archivos a un usuario, el cual está conectado mediante un cable
UTP categoría 5E al enrutador 2. Los enrutadores se encuentran conectados mediante una
conexión serial, esta conexión se hace con el fin de simular una red de área amplia, todo lo anterior
se puede observar en la Figura 1.
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Figura 1. Topología propuesta (realizado en GNS3)
6.2 Configuración de protocolos
Para comenzar es necesaria la configuración de los equipos intermedios, con el fin de proporcionar
conectividad entre extremos; en la Figura 2, se observa la configuración de las interfaces del
enrutador 1, asignando la dirección IP que funcionará como puerta de enlace, en la interface
FastEthernet, a donde va conectado el servidor y la correspondiente dirección que se usará para la
conexión con el enrutador, adicional a ello se puede observar la creación de las listas con las cuales
se personalizarán las colas, y de esta forma observar el comportamiento del modelo de
encolamiento Custom Queueing como se observa en la Figura 3.
Figura 2. Configuración de interfaces, Enrutador 1 (realizado en GNS3)
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Figura 3. Configuración de protocolos (realizado en GNS3)
6.3 Revisión de configuración
A partir de las herramientas Show, se revisa la correcta configuración anteriormente hecha, en la
Figura 4, podemos observar la herramienta “Show queueing custom”, donde se observan las
listas creadas y las características del mismo, en nuestro caso se crean dos listas, una con el fin
del control en el puerto serial y otro en la interface FastEthernet.
Figura 4. Comando Show queueing custom (realizado en GNS3)
Luego de la ejecución de estos comandos de configuración se procede a la comprobación de
conectividad de extremo a extremo a partir del comando ping.
Figura 5. Comando PING (realizado en GNS3)
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Figura 3. Configuración de protocolos (realizado en GNS3)
6.4 Configuración de protocolo en Riverbed
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Figura 3. Configuración de protocolos (realizado en GNS3)
Figura 3. Configuración de protocolos (realizado en GNS3)
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Figura 3. Configuración de protocolos (realizado en GNS3)
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Figura 3. Configuración de protocolos (realizado en GNS3)
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Figura 3. Configuración de protocolos (realizado en GNS3)
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Figura 3. Configuración de protocolos (realizado en GNS3)
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Figura 3. Configuración de protocolos (realizado en GNS3)
6.5 Resultados
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Figura 3. Configuración de protocolos (realizado en GNS3)
Figura 3. Configuración de protocolos (realizado en GNS3)
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Figura 3. Configuración de protocolos (realizado en GNS3)
Figura 3. Configuración de protocolos (realizado en GNS3)
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7. MARCO TEÓRICO
QOS- Calidad de servicio
Si bien es posible encontrarse con variadas técnicas de implementación de QoS, todas ellas tienen
en común la clasificación o diferenciación de flujos de tráfico, en grupos llamados clases. Es
probable que la mayoría de la gente, cuando se les habla de calidad de servicio, piense en clases
de servicio diferenciadas, en conjunto quizá con algunos mecanismos para proveer políticas de
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copy of ePrint IV now. tráfico o control de admisión. La palabra clave en este tema es la
diferenciación, debido a que antes de poder otorgar calidad de servicio a un cliente en particular,
aplicación o protocolo, es necesario clasificar el tráfico en clases y determinar la forma en que
serán manejadas estas clases de tráfico a medida que circula por la red. Durante los últimos años
han surgido variados métodos para establecer QoS en equipamientos de redes. Algoritmos
avanzados de manejos de cola, modeladores de tráfico (traffic shaping), y mecanismos de filtrado
mediante listas de acceso (access-list), han hecho que el proceso de elegir una estrategia de QoS
sea más delicado. Cada red puede tomar ventaja de distintos aspectos en implementaciones de QoS
para una obtener una mayor eficiencia, ya sea para redes de pequeñas corporaciones, empresas, o
proveedores de servicios de Internet.
Existen tres modelos en los que se divide el despliegue de calidad de servicio: a) Servicio de Mejor
Esfuerzo. Se le llama servicio de mejor esfuerzo al que la red provee cuando hace todo lo posible
para intentar entregar el paquete a su destino, donde no hay garantía de que esto ocurra. Una
aplicación enviará datos en cualquier cantidad, cuando lo necesite, sin pedir permiso o notificar a
la red. Éste es el modelo utilizado por las aplicaciones de Ftp y Http. Obviamente, no es el modelo
apropiado para aplicaciones sensibles al retardo o variaciones de ancho de banda, las cuales
necesitan de un tratamiento especial. b) Servicios Integrados. El modelo de Servicios Integrados
(IntServ: Integrated Services) provee a las aplicaciones de un nivel garantizado de servicio,
negociando parámetros de red, de extremo a extremo. La aplicación solicita el nivel de servicio
necesario para ella con el fin de operar apropiadamente, y se basa en la QoS para que se reserven
los recursos de red necesarios antes de que la aplicación comience a operar. Estas reservaciones se
mantiene en pie hasta que la aplicación termina o hasta que el ancho de banda requerido por ésta
sobrepase el límite reservado para la aplicación. El modelo IntServ se basa en el Protocolo de
Reservación de Recursos (RSVP) para señalizar y reservar la QoS deseada para cada flujo en la
red. Debido a que la información de estados para cada reservación necesita ser mantenida por cada
enrutador a lo largo de la ruta, la escalabilidad para cientos de miles de flujos a través de una red
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central, típicos de una red óptica, se convierte en un problema. c) Servicios Diferenciados. Este
modelo incluye un conjunto de herramientas de clasificación y mecanismos de cola que proveen a
ciertas aplicaciones o protocolos con determinadas prioridades sobre el resto del tráfico en la red.
DiffServ cuenta con los enrutadores de bordes para realizar la clasificación de los distintos tipos
de paquetes que circulan por la red. El tráfico de red puede ser clasificado por dirección de red,
protocolo, puertos, interfaz de ingreso o cualquier tipo de clasificación que pueda ser alcanzada
mediante el uso de listas de acceso, en su variante para la implementación de QoS. Al utilizar el
modelo DiffServ de obtienen varias ventajas. Los enrutadores operan más rápido, ya que se limita
la complejidad de la clasificación y el encolado. Se minimiza el tráfico de señalización, y el
almacenamiento.
8. MARCO CONCEPTUAL
Existen varios niveles en los cuales se puede proveer de calidad de servicio en una red IP. Uno
de ellos es el de contar con una estrategia de manejo de los paquetes en caso de congestión, o el
evitar que la red alcance este estado, descartando paquetes a medida que estos ingresan a la red.
El “manejo de congestión” es un término general usado para nombrar los distintos tipos de
estrategia de encolamiento que se utilizan para manejar situaciones donde la demanda de ancho
de banda solicitada por las aplicaciones excede el ancho de banda total de la red, controlando la
inyección de tráfico a la red, para que ciertos flujos tengan prioridad sobre otros.
8.1 FIFO- First In First Out
El encolamiento FIFO no requiere las dos características más interesantes de otras herramientas
de encolamiento: clasificación y planeación, es el encolamiento más básico, su funcionamiento se
basa en el retraso de la información, mientras se procesa la anteriormente llegada; como se observa
en la Figura , se da prioridad de acuerdo al orden de llegada.
Figura 3. Funcionamiento FIFO
8.2 LIFO- Last In First Out
El encolamiento LIFO no requiere las dos características más interesantes de otras herramientas
de encolamiento: clasificación y planeación, es un método de encolamiento poco implementado
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hoy día en la realidad, se caracteriza por tener una capacidad de almacenamiento ya que se le da
prioridad a la última solicitud o paquete que llega a la cola, como se observa en la Figura .
Figura 3. Funcionamiento LIFO
8.3 PQ- Priority Queueing
El Encolamiento de Prioridad (PQ: Priority Queueing), consiste en un conjunto de colas,
clasificadas desde alta a baja prioridad. Cada paquete es asignado a una de estas colas, las cuales
son servidas en estricto orden de prioridad. Las colas de mayor prioridad son siempre atendidas
primero, luego la siguiente de menor prioridad, y así. Si una cola de menor prioridad está siendo
atendida, y un paquete ingresa a una cola de mayor prioridad, ésta es atendida inmediatamente.
Este mecanismo se ajusta a condiciones donde existe un tráfico importante, pero puede causar la
total falta de atención de colas de menor prioridad (starvation)
8.4 CQ- Custom Queueing
Para evadir la rigidez de PQ, se opta por utilizar Encolamiento Personalizado (CQ: Custom
Queueing). Permite al administrador priorizar el tráfico sin los efectos laterales de inanición de las
colas de baja prioridad, especificando el número de paquetes o bytes que deben ser atendidos para
cada cola. Se pueden crear hasta 16 colas para categorizar el tráfico, donde cada cola es atendida
al estilo Round-Robin. CQ ofrece un mecanismo más refinado de encolamiento, pero no asegura
una prioridad absoluta como PQ. Se utiliza CQ para proveer a tráficos particulares de un ancho de
banda garantizado en un punto de posible congestión, asegurando para este tráfico una porción fija
del ancho de banda y permitiendo al resto del tráfico utilizar los recursos disponibles.
8.5 LLQ- Low Latency Queueing
El encolamiento de baja latencia es una mezcla entre PQ y CBWFQ. Es actualmente el método de
encolamiento recomendado para Voz sobre IP (VoIP) y telefonía IP, que también trabajará
apropiadamente con videoconferencias. LLQ consta de colas de prioridad personalizadas, basadas
en clases de tráficos, en conjunto con una cola de prioridad, la cual tiene preferencia absoluta sobre
las otras colas.
Si existe tráfico en la cola de prioridad, ésta es atendida antes que las otras colas de prioridad
personalizadas. Si la cola de prioridad no está encolando paquetes, se procede a atender a otras
colas según su prioridad. Debido a este comportamiento es necesario configurar un ancho de banda
límite reservado para la cola de prioridad, evitando la inanición del resto de las colas. La cola de
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prioridad que posee LLQ provee un máximo retardo garantizado para los paquetes entrantes para
esta cola, el cual es calculado como el tamaño del MTU dividido por la velocidad del enlace.
8.6 WFQ- Weighted Fair Queueing
Este método de encolamiento clasifica paquetes en flujos. Un flujo es un conjunto de paquetes que
tienen la misma dirección IP origen y destino y los mismos números de puerto tanto origen como
destino. Dado que WFQ es basado en flujos, cada flujo utiliza diferentes colas FIFO separadas, el
número de colas alcanza las 4096 colas por interfaz.
Es un método automatizado que provee una justa asignación de ancho de banda para todo el tráfico
de la red. Como se mencionó, WFQ ordena el tráfico en flujos utilizando una combinación de
parámetros. Por ejemplo, para una conversación TCP/IP, se utiliza el protocolo IP (dirección
origen y destino), etc. Una vez distinguidos estos flujos el enrutador determina cuáles son de uso
intensivo o sensible al retardo, priorizándolos y asegurando que los flujos de alto volumen sean
empujados al final de la cola, y los volúmenes bajos, sensibles al retardo, sean empujados al
principio de la cola.
Hipótesis:
9. Conclusiones
10. Bibliografía
Bibliografía