Políticas de aseguramiento de la calidad de servicio en redes by Yailin Rodriguez

Primero en llegar, primero en servir (FCFS)

yyrodriguez2093 — 2021-10-19 00:34:03 UTC

Es el tipo más simple de encolamiento, consiste en un búfer sencillo que retiene los paquetes salientes hasta que la interfaz de transmisión pueda enviarlos. Los paquetes se envían fuera de la interfaz en el mismo orden en el que llegaron al búfer

Colas basadas en Prioridad (PQ)

yyrodriguez2093 — 2021-10-19 00:39:59 UTC

Es un sencillo enfoque para ofrecer un tratamiento referencial a los paquetes identificados. Los paquetes que llegan a la interfaz se separan en cuatro colas: baja, normal, media y alta prioridad. La salida de estas cuatro colas alimenta un búfer de transmisión de la interfaz.

Los paquetes siempre se sirven desde las primeras colas de alta prioridad; este mecanismo se ajusta a condiciones donde existe un tráfico importante, pero puede causar la total falta de atención de colas de menor prioridad.

El encolamiento de prioridad PQ (Priority Queuing) permite a los administradores de red priorizar tráfico basado en criterios específicos. Estos criterios incluyen tipos de protocolo o sub protocolo, interfaces origen, tamaño de paquetes o cualquier parámetro identificado a través de una lista de acceso. PQ ofrece cuatro diferentes colas:

Prioridad baja
Prioridad normal
Prioridad media
Prioridad alta

Colas Basadas en Clases (CBQ)

yyrodriguez2093 — 2021-10-19 00:41:48 UTC

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. CQ se utiliza para proveer a tráficos particulares de un ancho de banda garantizado en un punto de posible congestión, asegurando una porción fija del ancho de banda y permitiendo al resto del tráfico utilizar los recursos disponibles.

Se ha visto como el encolamiento de prioridad permite asignar tráfico a diferentes colas, cada cola es tratada estrictamente dependiendo de su prioridad. El encolamiento personalizado CQ (Custom Queuing), desplaza el servicio de colas desde un mecanismo absoluto basado en la prioridad hacia un efecto round-robin, atendiendo cada cola secuencialmente.

Round Robin (RR)

yyrodriguez2093 — 2021-10-19 00:57:37 UTC

Es uno de los algoritmos más antiguos, sencillos y equitativos en el reparto de la CPU entre los procesos lo que significa que evita la monopolización de uso de la CPU, y es muy válido para entornos de tiempo compartido.

El algoritmo consiste en definir una unidad de tiempo pequeña, llamada quantum o ¿cuánto? de tiempo, la cual es asignada a cada proceso que está en estado listo. Si el proceso agota su quantum (Q) de tiempo, se elige a otro proceso para ocupar la CPU.

Si el proceso se bloquea o termina antes de agotar su quantum también se alterna el uso de la CPU. Es por ello que surge la necesidad de un reloj en el sistema. El reloj es un dispositivo que genera periódicamente interrupciones. Esto es muy importante, pues garantiza que el sistema operativo (en concreto la rutina de servicio de interrupción del reloj) coja el mando de la CPU periódicamente.

El quantum de un proceso equivale a un número fijo de pulsos o ciclos de reloj. Al ocurrir una interrupción de reloj que coincide con la agotación del quantum se llama al despachador, el cual le cede el control de la CPU al proceso seleccionado por el planificador. Un proceso puede abandonar la CPU por 2 criterios:

Libremente, si su tiempo de ejecución en la CPU es < Q (quantum).
Después de una interrupción, si su tiempo de ejecución en la CPU es > Q (quantum) o si el proceso se bloquea.

Round Robin Ponderado (WRR)

yyrodriguez2093 — 2021-10-19 01:00:42 UTC

El Round Robin ponderado (WRR) garantiza que los paquetes en todas las colas se programen a su vez. WRR programa los paquetes en colas según el peso de cada cola.

Si tres contadores bancarios utilizan la programación de WRR y los pesos de los tres contadores bancarios son 50%, 25% y 25% respectivamente, los otros dos contadores bancarios pueden proporcionar transacciones comerciales de un usuario cuando el contador bancario para VIPs procesa transacciones comerciales de dos usuarios Se sirve a los usuarios de todos los contadores bancarios, pero el tiempo de espera de los VIP es más corto

Colas basadas en ponderación (WFQ)

yyrodriguez2093 — 2021-10-19 01:04:26 UTC

El encolamiento equitativo ponderado WFQ (Weighted Fair Queuing) clasifica dinámicamente 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. Los flujos de ancho de banda bajo como por ejemplo el Telnet, obtienen prioridad sobre los flujos de ancho de banda alto como el tráfico FTP.

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.

Manejo de Congestión - Descarte (Tail Drop)

yyrodriguez2093 — 2021-10-19 01:08:21 UTC

Tail Drop significa la ausencia completa de un gestor de la memoria de la cola. Cuando un paquete llega al final de una cola completamente llena. El paquete se descarta al igual que todos los que lleguen tras él hasta que hay espacio disponible en la cola. Los beneficios del gestor de cola Tail Drop incluyen:

Tail Drop es fácil de implementar por los proveedores y de entender por parte de los clientes.
Tail Drop puede reducir el número de los paquetes descartados con un incremento del tamaño de las colas, sin embargo esto hará aumentar el retardo de extremo a extremo de todos los flujos que atraviesen la cola.

Random Early Detection (RED)

yyrodriguez2093 — 2021-10-19 01:10:31 UTC

RED trabaja por descarte aleatorio de paquetes de diferentes conversaciones. Utiliza ventana deslizante de TCP/IP y mecanismos de recuperación rápida para forzar la comunicación a reducir la velocidad en la cual se están transmitiendo paquetes, en consecuencia reduce el uso de ancho de banda de esa conversación particular. Mediante la aplicación de este principio aleatorio a varias comunicaciones en marcha, RED puede retrasar las cosas ya que detecta que un enlace se aproxima a un estado de congestión.

RED no es apropiado en situaciones donde el tráfico UDP es predominante, esto porque RED no tiene efectos apreciables sobre este. Con el fin de comprender como opera RED, es importante entender el mecanismo fundamental que RED utiliza para reducir las comunicaciones.

RED ponderado (WRED)

yyrodriguez2093 — 2021-10-19 01:12:30 UTC

La detección temprana aleatoria ponderada WRED (Weighted Random Early Detection) combina las capacidades del algoritmo RED con la característica de la precedencia IP de proporcionar un tratamiento preferencial para el tráfico que incluye paquetes de mayor prioridad. Selectivamente, WRED puede descartar tráfico de prioridad más baja cuando la interfaz comienza a estar congestionada y proveer características de funcionamiento diferenciado para diferentes clases de servicio.

Al descartar paquetes aleatoriamente antes de los períodos de congestión, WRED anuncia al origen de paquetes para disminuir su velocidad de transmisión. Si el origen de paquete está utilizando TCP, disminuye su velocidad de transmisión hasta que todos los paquetes alcanzan su destino, lo cual indica que la congestión está clareada.

Generalmente WRED descarta paquetes basado en la precedencia IP. Los paquetes con una precedencia IP mayor son menos probables para ser descartados que los paquetes con una precedencia menor. En consecuencia, si mayor es la prioridad de un paquete, mayor es la probabilidad de que el paquete será entregado.

WRED reduce las posibilidades de descarte de cola de forma selectiva descartando paquetes cuando la interfaz de salida empieza a mostrar signos de congestión. Al descartar paquetes tempranamente en lugar de esperar hasta que la cola se llene, WRED permite descartar números largos de paquetes a la vez y minimizar las posibilidades de la sincronización global. Por lo tanto, WRED permite a la línea de transmisión ser usada completamente en todo tiempo.