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Políticas de aseguramiento de la calidad de servicio en redes

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Políticas de aseguramiento de la calidad de servicio en redes

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Al momento de planificar las políticas de calidad de servicio (QoS), es fundamental revisar, clasificar y priorizar los servicios que va a proporcionar la red.
También se evalúa la cantidad de ancho de banda disponible para saber la tasa a la que cada clase de tráfico se transfiere en la red.

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Es un modelo simple de servicio donde una aplicación envía información cuando ella lo desea, en cualquier cantidad, sin ningún permiso requerido y sin informar previamente a la red. Simplemente quiere decir que no se aplica calidad en el servicio al tráfico.
Utiliza el modelo de cola FIFO (First In First Out) para sus transmisiones.

Trata a todos los paquetes de la red de la misma manera, así que un mensaje de voz de emergencia es tratado de la misma manera que una fotografía digital adjunta a un correo electrónico. Sin QoS, la red no puede diferenciar entre los paquetes y, como resultado, no puede tratar los paquetes de forma preferente.

Ventajas:

El modelo es más escalable.

La escalabilidad sólo está limitada por el ancho de banda disponible, en cuyo caso todo el tráfico se ve igualmente afectado.

No se requieren mecanismos especiales de calidad de servicio.

Es el modelo más fácil y rápido de desplegar.

Desventajas:

No hay garantías de entrega.

Los paquetes llegarán cuando puedan y en cualquier orden posible, si es que llegan.

Ningún paquete tiene un tratamiento preferencial.

Los datos críticos se tratan del mismo modo que el correo electrónico informal.

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Arquitecturas de la QoS: Servicios Integrados (IntServ)

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Arquitecturas de la QoS: Servicios Integrados (IntServ)

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Este modelo se basa en la idea de reserva de recursos en la red por flujos.

IntServ se desarrolló para satisfacer las necesidades de las aplicaciones en tiempo real, como el vídeo remoto, las conferencias multimedia, las aplicaciones de visualización de datos y la realidad virtual.
Es un modelo de servicios múltiples que puede acomodar muchos requisitos de calidad de servicio.

IntServ utiliza un enfoque orientado a la conexión heredado del diseño de redes de telefonía. Cada comunicación individual especifica su descriptor de tráfico y los recursos solicitados a la red. El router de borde realiza el control de admisión para asegurar que los recursos disponibles son suficientes en la red. La norma IntServ supone que los routers a lo largo de una ruta establecen y mantienen el estado para cada comunicación individual.

Ventajas:

Control explícito de admisión de recursos de extremo a extremo.

Política de control de admisión por solicitud.

Señalización de números de puertos dinámicos.

Desventajas:

Intensivo en recursos debido al requisito de la arquitectura estatal para la señalización continua.

El enfoque basado en el flujo no es escalable a grandes implementaciones como la Internet.

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Arquitecturas de la QoS: Servicios Diferenciados (DiffServ)

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Arquitecturas de la QoS: Servicios Diferenciados (DiffServ)

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El modelo DiffServ especifica un mecanismo sencillo y escalable para clasificar y gestionar el tráfico de la red.
Puede proporcionar un servicio garantizado de baja latencia al tráfico de red crítico, como la voz o el vídeo, y al mismo tiempo proporcionar garantías de tráfico simple de mejor esfuerzo a los servicios no críticos, como el tráfico web o las transferencias de archivos.

Específicamente, DiffServ divide el tráfico de red en clases según los requisitos de la empresa. Se puede asignar a un nivel diferente de servicio a cada una de las clases.
A medida que los paquetes atraviesan una red, cada uno de los dispositivos identifica la clase de paquete y brinda servicios al paquete según esa clase.

Por ejemplo, el tráfico de voz de los teléfonos IP suele recibir un tratamiento preferencial sobre todo el resto del tráfico de aplicaciones, el correo electrónico suele recibir un servicio de mejor esfuerzo, y el tráfico no comercial puede recibir un servicio muy pobre o ser bloqueado por completo.

Ventajas:

Altamente escalable.

Proporciona muchos niveles diferentes de calidad.

Desventajas:

Sin garantía absoluta de la calidad del servicio.

Requiere un conjunto de mecanismos complejos para trabajar en conjunto en la red.

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Colas Basadas en Clases (Class Based Queuing, CBQ)

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Colas Basadas en Clases (Class Based Queuing, CBQ)

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Permite al administrador priorizar el tráfico sin los efectos de debilidad de las colas de baja prioridad, de forma que se especifica el número de paquetes o bytes que deben ser atendidos para cada cola; se crean hasta 16 colas para esta categorización del tráfico, cada una es atendida por Round - Robin.

Ofrece un mecanismo refinado de encolamiento, aunque no asegura una prioridad absoluta. Esto debido a que el encolamiento personalizado asegura que cada cola sea atendida, evitando así la situación potencial en la cual cierta cola nunca sea procesada.
Lleva su nombre del hecho que los administradores de red pueden controlar el número de colas en los procesos de encolamiento. Adicionalmente, la cantidad de bytes o la cuenta de bytes para cada cola pueden ser ajustadas con el fin de gastar más tiempo en ciertas colas en los procesos de CQ.

Se utiliza para proveer a tráficos particulares de un ancho de banda garantizado en un punto de posible congestión, lo que asegura una porción fija del ancho de banda y permite al resto del tráfico utilizar los recursos disponibles.

El tráfico puede ser clasificado y asignado a cualquier cola a través de los mismos métodos como en el encolamiento de prioridad, como tipos de protocolo o subprotocolo, interfaces origen, tamaño de paquete o cualquier otro parámetro. Las colas de prioridad pueden ser alta, media, normal y baja.

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Colas Equitativas Ponderadas (Weighted Fair Queueing, WFQ)

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Colas Equitativas Ponderadas (Weighted Fair Queueing, WFQ)

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Clasifica de forma dinámica, el tráfico de red dentro de flujos individuales y asigna a cada flujo una participación equitativa del total de ancho de banda. Cada flujo es clasificado como un flujo de ancho de banda alto o un flujo de ancho de banda bajo.

Si múltiples flujos de ancho de banda alto ocurren simultáneamente, estos compartirán el ancho de banda restante uniformemente una vez que los flujos de ancho de banda bajo han sido atendidos.
Cada uno de estos tráficos es ubicado dentro de una cola individual que sigue la analogía del leaky bucket.
Si los paquetes de un flujo específico excedieron la capacidad de la cola a la cual es asignado, esta cola es sujeta al descarte de la cola como todas las otras colas.

WFQ es simple de implementar, es un mecanismo de encolamiento dinámico el cual asegura que toda conversación en la red alcance una compartición equitativa del ancho de banda.
A diferencia de otros, se adapta dinámicamente a los cambios de la red, incluyendo nuevos protocolos y aplicaciones. Si no existe tráfico crítico que debe ser dado prioridad sobre otro tráfico, WFQ es un método fácil y eficiente para proporcionar el mejor nivel de servicio a todo usuario de red.

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Descarte Aleatorio Anticipado (Random Early Detection, RED).

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Descarte Aleatorio Anticipado (Random Early Detection, RED).

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Es un mecanismo para direccionar la congestión de red, en una respuesta de manera reactiva.
Monitorea el tamaño de la cola y cuando ésta alcanza un punto determinado, selecciona aleatoriamente enlaces de los cuales descarta paquetes con el objetivo de indicar al emisor que debe disminuir la tasa de envío.

Previene situaciones de congestión por medio del tratamiento de comunicaciones de red cuando el enlace presenta signos de saturación.

Es importante entender el funcionamiento de los enlaces de comunicación, el receptor envía trenes de paquetes, el receptor reconoce el último paquete, envía una confirmación y le indica que puede aumentar el número de paquetes. Si no se controla esto, puede provocar que los paquetes se descarten y el receptor envíe un mensaje que indica que el paquete no ha sido recibido. Entonces el TCP recupera la última secuencia ACK satisfactoria y reduce el tamaño de ventana para lograr una comunicación exitosa.

Este proceso consume el ancho de banda del enlace hasta que esté congestionado, donde las conversaciones tienen un error de transmisión. Lo que causa que todas las conexiones reducen el tamaño de ventana deslizante. Esto provoca problemas sobre el enlace, al crear otra situación de congestión.

RED previene esta fluctuación en ancho de banda utilizando el descarte aleatorio de paquetes de varias conexiones, normaliza el tráfico de red justo cuando se acerca al punto de congestión.

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Tasa de Acceso Entregada (Commited Access Rate, CAR)

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Tasa de Acceso Entregada (Commited Access Rate, CAR)

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Es un método que se utiliza en la optimización y seguridad de la red. Limita la tasa de tráfico de entrada o salida en una interfaz o subinterfaz según criterios como la precedencia de IP, la lista de acceso de IP o la interfaz de entrada.

Cuando el tráfico alcanza el límite establecido, CAR especifica determinadas acciones a realizar. Estas acciones se pueden configurar mediante comandos CAR que utilizan los valores de límite de velocidad de tráfico, velocidad de ráfaga permitida y la acción a realizar cuando el tráfico alcanza o supera el límite establecido.

CAR se puede utilizar de forma eficaz para ajustar el comportamiento de la red durante situaciones de congestión. Permite reducir la precedencia de los paquetes de alta prioridad antes de descartarlos y, por lo tanto, ayuda a proporcionar un paso intermedio útil antes de descartar un paquete.

Aunque el uso de CAR puede degradar el rendimiento de la red, protege la red de ataques de denegación de servicio (DoS) basados ​​en Internet, como PING flood o SYN.

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Google Sites. (s. f.). 2.-Modelo de QoS - diseño de redes. Diseño de Redes. Recuperado 16 de octubre de 2021, de https://sites.google.com/site/disenoderedescom/unidad-ii---calidad-de-servicios-qos/2--modelo-de-qos

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Walton, A. (2020, 6 septiembre). ▷ Modelos de QoS ». CCNA desde Cero. Recuperado 16 de octubre de 2021, de https://ccnadesdecero.es/modelos-qos/