¿Qué es QoS en redes? Además, cómo monitorear la QOS

¿Qué es QoS en redes?

calidad de servicio o Calidad de servicio En redes es el proceso de administrar los recursos de la red para reducir la pérdida de paquetes, así como reducir la fluctuación y la latencia de la red. La tecnología QoS puede gestionar recursos asignando diferentes niveles de prioridad a los distintos tipos de datos de la red.

QoS generalmente se aplica en redes que atienden tráfico que transporta datos que consumen muchos recursos, como:

• Vídeo a la carta
• Voz sobre IP (VoIP)
• Televisión por protocolo de Internet (IPTV)
• Medios transmitidos
• Videoconferencia
• Juego en linea

Este tipo de datos deben transmitirse en el menor tiempo posible ser consumible en el extremo receptor.

Comprensión de la calidad del servicio de la red

Para aclarar un poco las cosas, tomemos un ejemplo del mundo real de un atasco en una autopista en hora punta. Todos los conductores sentados en medio del atasco tienen un plan: llegar a sus destinos finales. Y así, a paso de tortuga, siguen avanzando.

Luego, el sonido de la sirena de una ambulancia les alerta de un vehículo que necesita llegar.esdestino con mayor urgencia y por delante de ellos. Y así, los conductores salen de lo que ahora se convierte en el lugar de la ambulancia” cola de prioridad ”, y déjalo pasar.

De manera similar, cuando una red transporta datos, también tiene una configuración en la que algún tipo de datos se trata preferentemente sobre todos los demás. Los paquetes de datos importantes deben llegar a sus destinos mucho más rápido que el resto porque son urgentes y 'caducarán' si no llegan a tiempo.

¿Por qué es importante la QoS de la red?

Érase una vez, la red de una empresa y las redes de comunicación eran entidades separadas. Las llamadas telefónicas y teleconferencias generalmente eran manejadas por un RJ11 -red conectada; Las llamadas fueron monitoreadas por un PBX sistema. Funcionó por separado del RJ45 -Red IP conectada que conectaba portátiles, ordenadores de sobremesa y servidores. El dos tipos de red Rara vez se cruzaban a menos que, por ejemplo, una computadora necesitara una línea telefónica para conectarse a Internet. Un ejemplo de una red de este tipo sería el siguiente:

Cuando las redes transportaban sólo datos, la velocidad no era tan crítica. Hoy en día, las aplicaciones interactivas que transportan audio y vídeo deben entregarse a través de redes a altas velocidades y sin pérdida de paquetes ni variaciones en las velocidades de entrega.

Ahora la gente realiza llamadas de negocios utilizando aplicaciones de videoconferencia como Skype , Zoom , y Ir a la reunión , que utilizan el protocolo de transporte IP para enviar y recibir mensajes de vídeo y audio. En aras de la velocidad, estas aplicaciones críticas prescinden de los procedimientos de gestión de transporte que suelen utilizar las transferencias de datos estándar.

Antes de avanzar más en el tema de la QoS, debemos hablar sobre RTP .

¿Qué es RTP?

El Protocolo de transporte en tiempo real o RTP es un estándar de protocolo de Internet que estipula formas para que las aplicaciones gestionen sus transmisiones de datos multimedia en tiempo real . El protocolo cubre comunicaciones tanto de unidifusión (uno a uno) como de multidifusión (uno a muchos).

RTP se utiliza más comúnmente en comunicaciones telefónicas por Internet, donde maneja transmisiones de datos audiovisuales en tiempo real.

Si bien RTP por sí solo no garantiza la entrega de los paquetes de datos (esa tarea la realizan conmutadores y enrutadores), facilita su gestión una vez que llegan a los dispositivos de red.

QoS es un transporte salto a salto configuración implementado en los dispositivos de red para que identifiquen y prioricen los paquetes RTP. Cada dispositivo habilitado entre el remitente y los destinatarios También se debe configurar comprender que el paquete es “VIP” y debe ser empujado por el carril prioritario. Si incluso uno de los dispositivos de red en el relé no está configurado correctamente, QoS no funcionará. Los paquetes perderán su prioridad y se reducirán a la velocidad de transmisión de datos de ese dispositivo.

¿Qué pasa si no utilizamos QoS en las redes?

No tener una QoS configurada correctamente podría resultar en uno (o todos) de los siguientes problemas:

• Latencia : Cuando a los paquetes RTP no se les hayan asignado las prioridades requeridas, se entregarán a las velocidades predeterminadas de los dispositivos. En una red congestionada, los paquetes tienen que viajar junto con el resto de paquetes no urgentes. Mientras Latencia de conexion Por sí solo no tendrá un efecto en la calidad de los datos audiovisuales entregados, sino que afectará la comunicación entre los usuarios finales. A los 100 ms de latencia, empezarán a hablar uno encima del otro a medida que los paquetes lleguen desincronizados, y a los 300 ms la conversación dejará de ser comprensible.

• Estar nervioso : Las aplicaciones en tiempo real eliminan el almacenamiento en búfer de nivel de transporte estándar, por lo que no existe ningún mecanismo para volver a ensamblar los paquetes que llegan en el orden correcto. Jitter es la velocidad irregular de los paquetes en una red. . Puede provocar que los paquetes lleguen tarde y fuera de secuencia. Como la aplicación no espera a que la transmisión se ensamble correctamente, los paquetes fuera de secuencia se descartan, lo que genera distorsión o espacios en el audio o video que se entrega.
• Paquete perdido : Este es el peor de los casos, en el que encontramos que una cantidad (o partes) de paquetes se pierden debido a demasiada congestión en los dispositivos de red. Cuando la cola de salida de un conmutador o enrutador se llena, caída de cola Ocurre cuando el dispositivo descarta cualquier paquete entrante nuevo hasta que vuelva a haber espacio disponible.

En todos los casos que acabamos de ver, QoS puede ayudar al clasificando los datos , gestionando las colas , y evitando la pérdida de datos .

Ver también: La guía definitiva para la pérdida de paquetes

No hace falta mucha imaginación para ver cómo la comunicación y la transferencia de medios o el streaming podrían verse gravemente afectados cuando optamos por no utilizar QoS, especialmente en redes que atienden a protocolos RTP. Incluso si estuviera perfectamente diseñada, eventualmente la comunicación primero se volverá difícil, luego se deteriorará a medida que crece el tráfico de la red y finalmente se volverá imposible.

Las tres faltas - latencia , estar nervioso , y paquete perdido – son, de hecho, tan críticos para determinar qué tan bien está funcionando una implementación que las empresas de fabricación de software de monitoreo de redes y QoS como SolarWinds los utilizan como Métricas para medir la calidad del tráfico basado en RTP. .

Las mejores herramientas de red para monitoreo de QoS

Analizador de tráfico SolarWinds NetFlow (PRUEBA GRATIS)

Sería bastante injusto continuar sin mencionar un poco más sobre uno de los las mejores herramientas de monitoreo de red por ahí: Analizador de tráfico SolarWinds NetFlow.

Características clave:

• Detecta cuellos de botella en el tráfico
• Identifica dispositivos de red sobrecargados
• Muestra el tráfico por protocolo.
• Ofrece medidas de configuración del tráfico.
• Alertas sobre problemas de capacidad

Este conjunto de aplicaciones de monitoreo de red ayuda a abordar problemas que podrían ser causados ​​por:

• Una red lenta : Una red lenta puede mantener como rehén a toda una empresa mientras continúa reduciendo la velocidad a la que fluyen los datos. A menos que se eliminen los cuellos de botella de la red, toda la organización experimentará una conectividad terrible.
• Comunicaciones audiovisuales lentas : Una empresa que no pueda establecer un canal de comunicación claro dentro de su canal de red quedará paralizada. Peor aún, es casi seguro que no poder comunicarse claramente con sus clientes la pondrá de rodillas.
• Redes no monitoreadas : Un administrador que no pueda monitorear adecuadamente la red no podrá conocer su estado actual ni cómo hacer planes para su futura expansión. Sin documentar la red y realizar un seguimiento del rendimiento de cada equipo, un administrador de red no puede tomar decisiones informadas y es probable que exacerbe los problemas de rendimiento de la red.

Armados con NetFlow Traffic Analyzer, los administradores de red podrán deshacerse de los problemas que acabamos de ver al:

• Ayudando con la implementación de QoS y su optimización – a través de retroalimentación del flujo de datos
• Hacer un balance e informar sobre la configuración actual de la política de QoS, informando las decisiones de diseño.
• Monitoreo del uso del ancho de banda para identificar qué aplicaciones y dispositivos acaparan los recursos de la red; estos pueden aislarse, reprogramarse o cerrarse. Ver también: Las mejores herramientas gratuitas de monitoreo de ancho de banda

Un panel típico de Netflow Traffic Analyzer contiene la información vital que un administrador necesita para monitorear los estados y realizar ajustes de configuración rápidamente. Un ejemplo:

Ventajas:

• Los controles simples de QoS pueden identificar los consumidores de ancho de banda y restringir el tráfico rápidamente.
• Diseñado para empresas y grandes redes, SolarWinds NTA puede admitir flujos masivos de datos a través de múltiples VLAN, subredes y WAN.
• Los informes intuitivos permiten generar con facilidad informes técnicos y orientados al negocio.
• Utiliza la función de arrastrar y soltar para personalizar la apariencia del producto.
• Admite una amplia gama de protocolos para descubrir dispositivos y medir patrones de tráfico

Contras:

• NTA es una herramienta empresarial muy detallada y no está diseñada para usuarios domésticos o redes LAN pequeñas.

Estos informes y análisis incluyen: latencia, fluctuación y pérdida de paquetes .

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Publicación relacionada: Revisión del analizador de tráfico SolarWinds NetFlow

Monitoreo de QoS de Paessler con PRTG

Otra opción que podría investigar para el monitoreo de QoS es Paessler PRTG. Esta suite de monitoreo de red tiene una sección especial que rastrea el rendimiento de QoS. Esta función muestra los flujos de tráfico etiquetados en tiempo real y también almacena datos para el análisis del rendimiento y la planificación de la capacidad.

El software PRTG Incluye cuatro sensores de seguimiento que cubren tres metodologías de QoS diferentes. . Estos se complementan con un sensor Ping Jitter que rastrea la regularidad de la entrega de paquetes en un flujo.

Los tres tipos de QoS que PRTG puede rastrear son QoS estándar, Cisco IP-SLA y Cisco CBQoS. Los rastreadores de QoS estándar se implementan como un sensor unidireccional o un sensor de ida y vuelta. Estos rastreadores pueden funcionar con conexiones a través de Internet. Para obtener un registro preciso del desempeño en el destino, es necesario Coloque un sensor en esa ubicación remota para el servicio del sensor unidireccional. . El servicio de ida y vuelta requiere un reflector en la ubicación remota para poder funcionar.

El sensor Cisco IP-SLA está dedicado a monitorear el tráfico VoIP etiquetado en su red. Registra una variedad de métricas para el tráfico de voz, incluidas tiempo de ida y vuelta, latencia, jitter, retrasos y puntuación media de opinión (MOS) .

Características clave:

• QoS, CBQoS e IP-SLA
• Identificación del tráfico VoIP
• Puntuación de opinión media
• Mapeo del flujo de tráfico

El sensor Cisco CBQoS sigue implementaciones de calidad de servicio basada en clases. CBQoS es una metodología de colas y si desea implementarla, tendrá que realizar un seguimiento de más puntos de entrada a sus enrutadores y conmutadores. Crea al menos tres colas virtuales para cada dispositivo , por lo que hay mucho más que monitorear.

PRTG puede configurar y mapear automáticamente toda su infraestructura de red. Sin embargo, las implementaciones de QoS requieren toma de decisiones, por lo que tendrá que configurar el método usted mismo decidiendo qué tipos de tráfico de red priorizar.

Ventajas:

• Ofrece plantillas para implementar rápidamente QoS y restaurar el control sobre los recursos de la red.
• Utiliza SNMP, NetFlow y una variedad de otros protocolos para crear la imagen más precisa del tráfico de red.
• Ofrece patillas listas para usar junto con sensores personalizables (ideal para quienes juegan)
• Admite una versión completamente gratuita para hasta 100 sensores, lo que la convierte en una buena opción tanto para redes pequeñas como grandes
• El precio se basa en la utilización del sensor, lo que la convierte en una solución flexible y escalable para redes más grandes y organizaciones preocupadas por su presupuesto.

Contras:

• PRTG es una plataforma rica en funciones que requiere tiempo para aprender completamente todas las funciones y opciones disponibles.

Paessler te permite utilizar PRTG de forma gratuita si sólo activas un máximo de 100 sensores. Si aumenta, puede obtener una prueba gratuita de 30 días del sistema, incluido el monitor QoS.

¿Cómo configura su QoS?

Los paquetes de software de administración de enrutadores generalmente acceden a los enrutadores y conmutadores de cable que se pueden configurar para priorizar protocolos. Todo el proceso de configuración de su preferencia de QoS es un asunto bastante sencillo que implica:

• Iniciar sesión en la aplicación y conectarse al hub o cambiar a través de él
• Navegando al menú de configuración de QoS
• Configuración de preferencias de prioridad de paquetes

Y así, los paquetes de medios podrán atravesar las redes sin problemas. Los ingenieros de redes expertos pueden realizar todas las tareas enumeradas anteriormente a través de línea de comando interfaces de configuración.

¿Cómo se priorizan los paquetes RTP?

La priorización de paquetes QoS se puede realizar mediante dos métodos principales:

• Clasificación : Este método efectivo identifica los tipos de paquetes y asigna su prioridad marcándolos . La identificación se puede realizar mediante ACL (Listas de control de acceso), Y implementaciones usando CoS (Clase de servicio), o con la ayuda de conmutadores que utilizan marcas de QoS basadas en hardware.
• hacer cola : Las colas son buffers de memoria de alto rendimiento que se encuentran en enrutadores y conmutadores. Los paquetes que pasan a través de ellos se mantienen en áreas de memoria dedicadas mientras esperan ser enviados en su camino. Cuando a los protocolos, como RTP, se les asigna una prioridad más alta, se mueven a una cola dedicada que envía los datos a un ritmo más rápido, reduciendo así las posibilidades de que se eliminen. Las colas de menor prioridad no pueden darse este lujo.

Una cosa importante que debe recordarse aquí es que el valor de un paquete Las marcas de prioridad solo son válidas dentro de la red. en el que se ha creado. Una vez que sale de la red, los propietarios de la red receptora determinará su nueva prioridad .

Pensamientos a considerar al priorizar paquetes

Algunas ideas y consejos que pueden ayudar a la hora de decidir cómo priorizar los paquetes incluyen:

• Generalmente es una buena idea tener las marcas de prioridad asignadas por los dispositivos más cercanos a la fuente de datos Esto asegura que los paquetes Viaja por toda la red con la prioridad correcta. .
• El Dispositivo de elección para marcar paquetes entrantes que siempre deben ser conmutadores. . Esto es porque Estos dispositivos pueden equilibrar la carga del tráfico en la red. y compartir la carga con otros interruptores, así reduciendo la carga en sus CPU .
• El tráfico entrante casi siempre es mayor que el que se dirige en dirección opuesta. Los proveedores de ISP normalmente asignan menos ancho de banda al tráfico saliente de sus clientes, y es allí (en la ruta de red saliente) donde se debe aplicar principalmente la QoS.
• Cisco tiene una recomendación sobre cómo se deben marcar los paquetes como se muestra en este diagrama:

Finalmente, el éxito de una implementación de QoS siempre depende de la calidad de la política que gobierna cómo se clasifican, marcan y ponen en cola los paquetes . El La política debe redactarse cuidadosamente. para que la implementación de QoS sea un éxito.

Quénoutilizar QoS para

Después de leer sobre QoS, podría parecer un elixir mágico que puede curar todas las dolencias que causan la congestión de la red. Bueno, hasta cierto punto,poderHace que la mayoría de las comunicaciones RTP sean más fluidas y hace que parezca que ha optimizado el tráfico en una red. Desafortunadamente, no es una solución integral para todos los problemas de red.

QoS nunca debe usarse para los siguientes propósitos:

Aumento del ancho de banda

Aunque QoS ayuda a optimizar la prioridad de los paquetes RTP y hacer que parezca que la red aumentó repentinamente su ancho de banda, nunca debe interpretarse como tal. QoS nunca debe utilizarse como herramienta para “aumentar el ancho de banda” cuando lo único que hace es utilizar los recursos existentes de forma un poco más eficiente (y a favor de los paquetes RTP).

En lugar de ello, considere investigar almacenamiento en caché de archivos para disminuir la cantidad de datos que van y vienen. Si eso no funciona, podría significar que se han alcanzado los límites de ancho de banda prescritos. Cuando una empresa alcanza sus límites de banda ancha, lo único viable es salir y comprar más, no utilizar QoS.

Desatascar la red

Si se dejan ejecutar aplicaciones no autorizadas y terminan acaparando el ancho de banda de una red, implementar calidad de servicio no es la solución . Si bien es posible que las llamadas de Skype finalmente comiencen a realizarse, QoS no habrá solucionado el problema de raíz. Con el tiempo, las aplicaciones maliciosas consumirán todos los recursos que puedan estar disponibles, agotando los beneficios de la QoS.

Una solución que podría funcionar aquí sería buscar las aplicaciones que acaparan los recursos y cerrarlas o reprogramarlas para ejecutarse fuera del horario de atención.

Nuevamente, el propósito de configurar QoS en una red es garantizar que las llamadas de audio y video en streaming no se retrasen (o incluso se interrumpan) debido a una red congestionada. No es una herramienta que realmente pueda aumentar el ancho de banda. Tampoco puede atravesar una red obstruida.

Una buena implementación de QoS mejorará la calidad y la velocidad de los datos de misión crítica al optimizar el ancho de banda asignado y facilitar el etiquetado de los paquetes para identificarlos y darles las prioridades asignadas. Hace uso del ancho de banda disponible; no lo expande.

Preguntas frecuentes sobre QoS en redes

¿Cuál es la diferencia entre QoS y limitación de red?

La limitación, que también se conoce como vigilancia, implica establecer un límite general para el rendimiento del tráfico y eliminar el exceso de tráfico. QoS es un método que prioriza cierto tráfico sobre otros y utiliza colas, maximizando así el ancho de banda para cierto tráfico a expensas de otros.

¿Cuál es el papel principal de DSCP en QoS?

ElPunto de código de servicios diferenciados(DSCP) aparece en los encabezados de los paquetes. Es una oportunidad a nivel de paquete para solicitar una prioridad del software de administración de QoS en dispositivos de red. Los administradores de red pueden optar por activar o desactivar la detección DSCP en el dispositivo, por lo que este valor se puede ignorar en favor de un método de cola de QoS diferente.

¿Puedes explicar la configuración del tráfico en QoS?

La configuración del tráfico es un método utilizado por QoS para obtener el mejor valor de la capacidad de la red. Todas las redes experimentan aumentos repentinos de la demanda y la planificación de capacidad tradicional exige la provisión de ancho de banda al nivel máximo más un margen de seguridad. La configuración del tráfico QoS introduce ligeros retrasos en cierto tráfico para permitir que una red con menos capacidad que la demanda máxima atienda todo el tráfico.

Atribuciones de imágenes:

1. Imagen destacada de Juan Carlisle en desempaquetar
2. “Estelas de luces rojas y blancas de un coche en una autopista urbana por la noche en Röddingsmarkt” de CBX en desempaquetar
3. Diseño de red mixta – Wikimedia, dominio público
4. “Resumen del analizador de tráfico de Netflow”: captura de pantalla tomada el 28/05/2018
5. “ Recomendaciones de marcado de referencia de QoS de Cisco ” – Cortesía de Cisco Systems, Inc. . No se permite el uso no autorizado (Imagen capturada el 28/05/2018)