Apuntes-TAI-Tema-3.pdf Belen_Dominguez Tecnologías Avanzadas de la Información 3º Grado en Ingeniería Informática - Tecnologías Informáticas Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática Universidad de Sevilla Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-2347973 TEMA 3 - GESTIÓN DE TRÁFICO Y CALIDAD DE SERVICIO (QOS) Definimos QoS como la satisfacción que ofrece una aplicación (conectada a la red) al usuario, teniendo que cumplir unos requisitos mínimos. El proveedor (ISP) mantendrá un acuerdo con el cliente para una garantía de la calidad de dicho servicio; este contrato se denomina como Service Level Agreement o SLA. Métricas QoS para servicios IP y Requerimientos por aplicación: Encontramos las siguientes métricas: ❏ Retraso: ya sea de ida (One-Way) o de ida y vuelta (Round-Trip delay Time, RTT). Se compone de: Retraso de propagación ( distancia ÷ v elocidad de propagación ), Retraso de conmutación, Retraso de procesado y Retraso de transmisión ( M T U ÷ capacidad del enlace ). El retraso de transmisión debemos tenerlo en cuenta a la hora de hacer ejercicios. ❏ Jitter o IPDV: diferencia del tiempo que tarda en llegar dos paquetes consecutivos. El jitter máximo suele expresarse como tiempo max − tiempo min . Se puede eliminar mediante un buffer en un extremo (ráfagas de paquetes) aunque con servicios como VoIP (comunicación por voz en tiempo real) o juegos en tiempo real no funcionarían. ❏ Pérdida de paquetes: cuando un paquete no llega al destino (solo se considera en un sentido). Puede deberse a la congestión en el tráfico o fallos en la red y puede solucionarse con la corrección de dichos errores o la retransmisión. ❏ Ancho de banda y Caudal: puede definirse como la capacidad del enlace con la que se ofrece un servicio IP. Distinguimos entre capacidad de transporte (capacidad de transferencia entre origen y destino) y capacidad de ruta (mínima capacidad de enlace existente entre dos nodos). ❏ Orden de entrega: no siempre se puede garantizar que lleguen los paquetes en el orden en que salieron. ❏ Disponibilidad de red y servicio. ❏ “Velocidad”. Dependiendo de la aplicación, se requerirá de una métrica u otra. Las aplicaciones en tiempo real necesitarán evitar tanto la pérdida de paquetes como el retraso y el jitter para garantizar un mínimo de calidad al usuario. Los VoIP, por ejemplo, son afectados por el retraso y el jitter aunque la pérdida de paquetes no suele impedir que la conversación no se entienda. Por otro lado, Youtube o cualquier servicio de vídeo no puede permitirse la pérdida de paquetes (el retraso o la reordenación de paquetes no suele afectar). 1 B elén Domínguez Domínguez Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. APUNTES TAI a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-2347973 Técnicas y arquitecturas QoS: Internet intenta transportar el máximo número de paquetes sin controlar ni el retraso, el jitter o el Se diferencia entre dos tipos de arquitecturas: ● Interserv: garantía estricta de QoS de una aplicación mediante la reserva del ancho de banda. Supone un coste alto además que no siempre es posible implementarlo. ● Diffserv: garantía parcial de una QoS mediante la asignación de clases a paquetes para posteriormente tratarlos en base a lo asignado. Este marcado se realiza en la frontera y requiere poca complejidad en comparación a Interserv. Se utilizará el campo TOS de la cabecera para el marcado de los paquetes. Pueden establecerse dos comportamientos: Reenvío expédito (si un paquete se marca como expédito, pasa a ser el primero en la cola y por tanto tiene prioridad sobre los demás en cualquiera de las colas que tramite) y Reenvío garantizado (es más complejo pues cada clase del paquete vuelve a marcarse en tres subclases que el router identificará cuando exista congestión). Clasificación de paquetes: Proceso de identificar los flujos de paquetes y agruparlos en clases para aplicarles parámetros QoS. El marcado de paquetes es la alteración de campos asignados para QoS (como el campo TOS) para ser procesados posteriormente. Este marcado puede ser tanto en el origen como en la frontera. Una vez realizado el marcado, la velocidad de envío se regula según la clase (el flujo de una clase no debe afectar el de otra). Esto contradice el concepto de neutralidad de la red (todo el tráfico debería tratarse por igual). Para evitar esto, solo se controla la frontera con nuestra red. Los mecanismos de clasificación de paquetes más usados son: ● Planificación a nivel de enlace: El ancho de banda se divide entre los enlaces virtuales (siendo la suma de estos el ancho de banda completo). Conseguimos aislamiento entre flujos. 2B elén Domínguez Domínguez Tu crush de apuntes tiene mejores apuntes que este Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. resto de parámetros. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-2347973 ● Disciplinas de planificación: forma en la que los paquetes son tratados. Podemos encontrarnos la disciplina FIFO (First In First Out, si la cola se llena se eliminan los siguientes paquetes), colas de prioridad (cada cola tiene una prioridad y hasta que no se de banda hasta estar vacía), colas de turno rotatorio (se recorre cada cola circularmente y se transmite un paquete de cada una. Se ve en la imagen) y colas equitativas ponderadas (igual que la anterior pero cada cola tiene un peso wi que indica la cantidad de paquetes que transmite esa cola cada rotación). ● Regulación de velocidad: mecanismos para asegurar que el tráfico no exceda un máximo establecido maximizando el ancho de bando disponible. Varios parámetros básicos son: ○ Tasa promedio: limita el número de paquetes en un intervalo. ○ Tasa pico: limita el máximo número de paquetes en intervalos cortos. ○ Tamaño de ráfaga: limita el número de paquetes enviados en una ráfaga. Utilizaremos mecanismos como: ○ Cubeta con pérdidas (Leaky bucket): los paquetes entran en una cola y salen de estos en un número constante. Si la cola se llena se descartan los paquetes. No considera ráfagas. ○ Cubeta con fichas (Token bucket): dada una cola FIFO, tenemos un contador de fichas que se rellenará un número fijo por segundo hasta llegar a un máximo. Si este contador es mayor que cero, se transfiere un paquete de la cola FIFO y se decrementa en uno el contador. Este método si tiene en cuenta las ráfagas, ya que si entra una ráfaga se emiten tantos paquetes de esta como fichas haya en el contador. Podemos aplicar mejoras como el uso de múltiples cubetas o la aplicación de distintos algoritmos (WFQ, que garantiza un ancho de banda para cada cubeta; o PRIO, que mientras una cola no esté vacía acaparará la totalidad del ancho de banda). 3B elén Domínguez Domínguez Tu crush de apuntes tiene mejores apuntes que este Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. vacíe la de mayor prioridad no se tratan las demás. La de mayor prioridad acapara el ancho a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-2347973 Política de eliminación de paquetes: necesario cuando la velocidad a la que entrar los paquetes es mayor de la velocidad a la que salen. Distinguimos entre eliminación por la cola (si la cola se llena, se eliminan los siguientes que lleguen) y eliminación frontal (se eliminan los paquetes del principio de la cola para hacer hueco a los que entren). En la eliminación por cola, podemos establecer un límite de llenado (menor que la cola) a partir del cual empezar a retirar paquetes. Un mecanismo usado para la detección de congestiones es el Random Early Detection (RED), que elimina paquetes cuando se supera la media de la longitud de la cola. 4 Belén Domínguez Domínguez Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. ●
