Software para monitorear la Calidad de Servicio de una Red

 

    El software de monitoreo de la calidad de servicio (QoS) es una herramienta que se utiliza para supervisar el rendimiento de una red y garantizar que cumpla con los requisitos de QoS establecidos. El software de monitoreo de QoS puede ayudar a identificar y resolver problemas de rendimiento, garantizar que los usuarios tengan una experiencia de red satisfactoria y mejorar la eficiencia de la red.

Hay muchas herramientas de monitoreo de QoS disponibles en el mercado, que varían en precio, características y funcionalidades. Algunas de las herramientas de monitoreo de QoS más populares incluyen:

 

• SolarWinds Network Performance Monitor (NPM): NPM es una herramienta de monitoreo de red completa que ofrece funciones de monitoreo de QoS, incluidas la supervisión del ancho de banda, la latencia, la pérdida de paquetes y el rendimiento de las aplicaciones.
• ManageEngine OpManager: OpManager es otra herramienta de monitoreo de red completa que ofrece funciones de monitoreo de QoS. OpManager también puede ayudar a identificar problemas de rendimiento de la red, como cuellos de botella y fallas de hardware.
• PRTG Network Monitor: PRTG Network Monitor es una herramienta de monitoreo de red de código abierto que ofrece funciones de monitoreo de QoS. PRTG es una buena opción para empresas con presupuestos limitados.
• Zabbix: Zabbix es otra herramienta de monitoreo de red de código abierto que ofrece funciones de monitoreo de QoS. Zabbix es una buena opción para empresas que buscan una solución de monitoreo de red escalable.

 

La selección de la herramienta de monitoreo de QoS adecuada depende de las necesidades específicas de su organización. Debe considerar el tamaño de su red, los requisitos de QoS específicos y su presupuesto.

Al elegir una herramienta de monitoreo de QoS, también es importante considerar las siguientes características:

• Capacidad de supervisión: La herramienta debe poder supervisar todos los aspectos de su red, incluidos los dispositivos, el tráfico, las aplicaciones y los servicios.
• Precisión: La herramienta debe proporcionar datos de monitoreo precisos y fiables.
• Facilidad de uso: La herramienta debe ser fácil de configurar y utilizar.
• Soporte: La herramienta debe tener un buen soporte al cliente disponible.

Calidad de Servicio en Redes de Área Local

 

    La implementación de QoS en LAN requiere la configuración de los switches y routers de la red. La mayoría de los switches y routers modernos tienen soporte integrado para QoS. Sin embargo, la configuración puede variar según el fabricante y modelo del dispositivo. El funcionamiento del QoS sería clasificado de la siguiente manera:

1. Identificación del tráfico: Los switches y routers QoS detectan el tipo de tráfico que fluye a través de la red. Esto se puede hacer mediante la inspección de paquetes, que analiza la información contenida en los encabezados de los paquetes.
2. Clasificación del tráfico: El tráfico se clasifica en diferentes categorías de acuerdo a su importancia. Por ejemplo, el tráfico de VoIP puede ser clasificado como "alta prioridad", mientras que el tráfico de descargas de archivos puede ser clasificado como "baja prioridad".
3. Priorización del tráfico: Una vez que el tráfico ha sido clasificado, el switch o router QoS asigna diferentes niveles de prioridad a cada categoría. El tráfico de alta prioridad recibe un ancho de banda garantizado y un menor tiempo de espera en la cola.
4. Gestión del tráfico: El tráfico se gestiona en tiempo real para garantizar que las aplicaciones de alta prioridad reciban los recursos que necesitan. Esto puede implicar la limitación del ancho de banda para el tráfico de baja prioridad o la eliminación de paquetes que no son críticos.

 

Aquí algunos pasos generales para implementar QoS en LAN:

• Identifique las aplicaciones críticas: Determine las aplicaciones que requieren un rendimiento óptimo y necesitan ser priorizadas.
• Configure los switches y routers: Siga las instrucciones del fabricante para configurar los switches y routers para QoS. Esto puede implicar la creación de clases de tráfico, la definición de políticas de QoS y la asignación de prioridades a las diferentes clases de tráfico.
• Monitorice el rendimiento: Una vez que QoS esté configurado, es importante monitorizar el rendimiento de la red para asegurarse de que las aplicaciones críticas están recibiendo los recursos que necesitan.

Calidad de Servicio en MPLS

 

    Es la conmutación de etiquetas de protocolo múltiple (MPLS) que establece rutas predeterminadas y eficientes. Con MPLS, la primera vez que un paquete ingresa a la red, es asignado a una clase de equivalencia de reenvío específica (FEC). Esta agrega una secuencia de bit corto. Es la etiqueta, el paquete. Cada enrutador de red tiene una tabla que indica cómo manejar los paquetes de un tipo de FEC específico. Por eso, una vez que el paquete ingresa en la red, los enrutadores no necesitan hacer un análisis de encabezado. Después, los enrutadores posteriores usan la etiqueta como un índice en una tabla que les proporciona un nuevo FEC para ese paquete.

Por eso la red MPLS tiene capacidad para manejar paquetes con características particulares. Por ejemplo, los provenientes de puertos particulares o los que transportan tráfico de tipos de aplicaciones particulares de forma consistente.

Los paquetes que transportan tráfico en tiempo real, como voz o video, pueden asignarse fácilmente a rutas de baja latencia en toda la red. Esto es difícil con el enrutamiento convencional. Las etiquetas proporcionan una forma de adjuntar información adicional a cada paquete.

La interconexión de las redes MPLS se realiza incorporando en cada uno de los paquetes de datos que está siendo enviado a través de la red (voz, texto, video, imagen) un encabezado que contiene una o varias etiquetas agrupadas para establecer los circuitos virtuales según el propósito que llevan a cabo en los enrutadores para alcanzar su destino.

MPLS tiene la capacidad de aplicar QoS, que establece varios mecanismos para asegurar la fluidez en el tráfico de la red. Para ello, prioriza el tráfico en función del tipo de datos.

Clases de Servicio

 

    La clase de servicio (CoS) es una forma de administrar el tráfico en una red agrupando tipos similares de tráfico (por ejemplo, correo electrónico, transmisión de video, voz, transferencia de archivos de documentos grandes) y tratando cada tipo como una clase con su propio nivel de prioridad del servicio.

A diferencia de la gestión del tráfico de calidad de servicio (QoS), las tecnologías de clase de servicio no garantizan un nivel de servicio en términos de ancho de banda y tiempo de entrega; sino que ofrecen un "mejor esfuerzo". Por otro lado, la tecnología CoS es más simple de administrar y más escalable a medida que una red crece en estructura y volumen de tráfico. Uno puede pensar en CoS como control de tráfico "de grano grueso" y en QoS como control de tráfico "de grano fino".

Servicios Diferenciados (DiffServ)

 

    Los Servicios Diferenciados (DiffServ o DS) proporcionan un método que intenta garantizar la calidad de servicio en redes de gran tamaño, como puede ser Internet.

Para proporcionar esta calidad de servicio, se clasifican los paquetes IP en diferentes clases en función de diferentes términos de QoS que tendrán especial relevancia para la conexión. Ejemplo: paquetes utilizados en transmisiones por streaming de contenido multimedia, que requerirán un bajo ratio de pérdidas de paquetes y de latencias, y serán clasificados bajo la categoría EF PHB (Expedited Forwarding).

Para especificar la clase de cada paquete se utilizan 6 bits introducidos en campos específicos, que son:

• Para IPv4: Se utiliza el viejo campo de TOS de 8 bits, siendo los seis primeros para DS, y los dos últimos para ECN (Explicit Congestion Notification, identificador para detectar congestión en la red sin utilizar paquetes específicos para ello).
• Para IPv6: Se utiliza un campo específico para ello denominado "Traffic Class" (Clase de tráfico) de 8 bits, siendo los seis primeros para DS, y los dos últimos para ECN.

Servicios Diferenciados analiza varios flujos de datos en vez de conexiones únicas o reservas de recursos. Esto significa que una negociación será hecha para todos los paquetes que envía una organización, ya sea una universidad, un proveedor de servicios de internet o una empresa. Los contratos resultantes de esas negociaciones son llamados Acuerdos de Nivel de Servicio (SLA), e inevitablemente implican un intercambio oneroso. Estos SLA especifican qué clases de tráfico serán provistos, qué garantías se dan para cada clase y cuántos datos se consideran para cada clase.

Reserva de Recursos (RSVP)

 

    Es un protocolo señalización de QoS, y posibilita dar a las aplicaciones un modo uniforme para solicitar determinado nivel de QoS, encontrar una forma de garantizar cierto nivel de QoS, y proveer autentificación.

RSVP es un protocolo que se desarrolla entre los usuarios y la red, y entre los diferentes nodos (routers) de la red que soportan este protocolo. Consiste en hacer "reservas" de recursos en dichos nodos para cada flujo de información de usuario, con la consecuente ocupación de los mismos. Esto requiere, lógicamente, intercambio de mensajes RSVP entre dichos entes funcionales, así como "mantener" estados de reserva en cada nodo RSVP. De manera que tanto la solicitud de las reservas, como el mantenimiento de éstas durante la comunicación, y la posterior cancelación, implican el intercambio de mensajes de señalización, lo que representa un tráfico considerable cuando de entornos como Internet se trata.

Tipos de Servicios: Garantizado y Carga Controlada

 Carga controlada

    El servicio de carga controlada da soporte a las aplicaciones que son muy sensibles a las redes congestionadas, como las aplicaciones en tiempo real. Las aplicaciones también deben ser tolerantes a pequeñas cantidades de pérdida y retraso. Si una aplicación utiliza el servicio de carga controlada, su rendimiento no se verá afectado a medida que aumente la carga de red. El tráfico se proporciona con un servicio que se parece al tráfico normal en una red bajo condiciones de luz.

Los direccionadores deben asegurarse de que el servicio de carga controlada recibe el ancho de banda y los recursos de proceso de paquetes adecuados. Para ello, deben estar habilitados para la calidad de servicio (QoS) con soporte para servicios integrados. Debe comprobar las especificaciones del direccionador para ver si proporcionan QoS a través de una función de control de tráfico. El control de tráfico consta de los siguientes componentes: planificador de paquetes, clasificador de paquetes y control de admisión.

 Servicio garantizado

    El servicio garantizado garantiza que los paquetes lleguen dentro de un tiempo de entrega designado. Las aplicaciones que necesitan un servicio garantizado incluyen sistemas de difusión de vídeo y audio que utilizan tecnologías de streaming. El servicio garantizado controla el retardo máximo de cola para que los paquetes no se retrasen durante un periodo de tiempo designado. Cada direccionador a lo largo de la vía de acceso del paquete debe proporcionar prestaciones de ReSerVation Protocol (RSVP) para garantizar la entrega. Cuando asigna los límites de grupo de señales y los límites de ancho de banda, está definiendo el servicio garantizado. El servicio garantizado sólo se puede aplicar a las aplicaciones que utilizan TCP.

Arquitectura de Servicios Integrados (IntServ)

 

    

    El modelo Integrated Services (IntServ), también conocido como hard QoS model, es un modelo basado en flujos de datos, es decir, en las direcciones IP y puertos origen y destino.

En el modelo IntServ, son las aplicaciones las que solicitan a la red una reserva de recursos explícita para cada flujo de datos. Los dispositivos de red son los que realizan el seguimiento de todos los flujos que atraviesan cada nodo comprobando si los nuevos paquetes pertenecen a un flujo de datos existente y si hay suficientes recursos de red disponibles para aceptar el paquete. Con esta reserva de recursos en la red para cada flujo de datos, las aplicaciones se aseguran recursos que les permiten predecir el comportamiento de la red.

Dentro de la arquitectura de servicios integrados, podrían distinguirse las siguientes funciones principales:

 

• Control de admisión
• Enrutamiento
• Disciplina del servicio
• Descarte de paquetes

 

Control de admisión:

    Antes de enviar la información a través de la red se reservarán los recursos en función de la QoS que se necesite. Para esto hay implementado un protocolo de reserva de recursos denominado RSVP (ReServation Protocol). En una nueva sesión:

• Declaración de los requerimientos de QoS: Se realizará mediante RSPEC (Request SPECification)
• Caracterización del tráfico que será enviado a la red: Se hará mediante TSPEC (Traffic SPECification).

TSPEC define el servicio de cada flujo, donde se pueden diferenciar las siguientes categorías:

• Servicio garantizado: la tasa de transmisión acordada está garantizada. También se garantiza la ausencia de pérdidas. Este servicio es el idóneo para aplicaciones en tiempo real.
• Servicio controlado: la tasa de transmisión acordada se cumple si la red no está sobrecargada, la tasa de pérdidas es bastante baja. Se puede adaptar a aplicaciones en tiempo real pero es más adecuado para navegación web, FTP y aplicaciones similares ya que los routers no darán garantías estrictas.
• Servicio best-effort: es un servicio por defecto que no tiene garantías.

Para la comunicación de RSPEC y TSPEC a través de los routers que conforman la red, se utilizará el protocolo RSVP.

 

Enrutamiento:

    Los routers se basarán en la QoS de cada flujo de datos para enrutar los paquetes. Para ello los paquetes serán clasificados por flujos. Una vez clasificados pasarán por un organizador que dictará el modo en que se envían los paquetes. Los paquetes serán enviados a una de las colas con QoS, o bien, si no se ha especificado QoS alguna, serán enviados a la cola por defecto asociada al servicio Best Effort.

 

Disciplina de servicio:

    Se podría considerar como disciplina de servicio al modo de funcionamiento con el que trabajarán las colas para llevar a cabo la mencionada diferenciación atendiendo a la QoS de los flujos. Para tratar la disciplina de servicio existen varias técnicas:

FIFO (First In First Out): Es la técnica más extendida, aunque para el caso de servicios integrados resulta irrelevante. Esto se debe a que esta técnica no proporciona la opción de dar preferencia a distintos flujos de comunicación.

WFQ (Weighted Fair Queuing): Es una técnica que proporciona múltiples colas de espera. Se asignará a cada cola de espera un determinado flujo, así se logrará un peso (W) distinto en función de cuan buena sea la QoS requerida por cada flujo. Por ejemplo: si un flujo A requiere una calidad de servicio con W=12 y un flujo B requiere otra calidad de servicio con W=1. Este tipo de disciplina enviará 12 bits de flujo A y 1 bits de flujo B por ciclo.

 

Descarte de paquetes:

    Con el fin de evitar colapsos en las redes de comunicación se realizan controles de congestión. Entre los métodos disponibles para realizar control de congestión mediante descarte de paquetes, se encuentran:

1. Tail drop: Descarta los paquetes recién llegados con el fin de no llenar las colas.
2. QoS: Descarta los paquetes con menos calidad de servicio.
3. RED (Random Early Detection): Descarta continua y aleatoriamente paquetes de una manera controlada, así se estará tratando la congestión de la red antes de que se produzca. Es uno de los más utilizados.

¿Que es la calidad de servicio (QoS)?

    La calidad de servicio (QoS) en internet de banda ancha se refiere a la capacidad de una red para proporcionar un servicio adecuado a diferentes tipos de tráfico de datos. Esto incluye garantizar que el tráfico de voz, video, juegos y otros servicios se entreguen con un nivel de rendimiento aceptable.

La QoS se basa en una serie de parámetros, que incluyen:

• Pérdida de paquetes: la cantidad de paquetes de datos que se pierden durante la transmisión.
• Latencia: el tiempo que tarda un paquete de datos en llegar a su destino.
• Jitter: la fluctuación de la latencia.

Una buena QoS es importante para garantizar una experiencia de usuario satisfactoria. Por ejemplo, si la latencia es demasiado alta, puede provocar retrasos en las llamadas telefónicas o los juegos en línea. Si la pérdida de paquetes es demasiado alta, puede provocar cortes en la transmisión de video o audio.

Existen una serie de técnicas que se pueden utilizar para mejorar la QoS en las redes de banda ancha. Estas técnicas incluyen:

• Priorización de tráfico: la asignación de diferentes niveles de prioridad a diferentes tipos de tráfico.
• Enrutamiento de tráfico: la selección de la ruta más adecuada para el tráfico de datos.
• Control de congestión: la gestión del tráfico de datos para evitar la saturación de la red.

Los operadores de redes de banda ancha tienen la responsabilidad de garantizar una buena QoS para sus clientes. Esto se puede lograr mediante el uso de las técnicas adecuadas y la inversión en infraestructura de red de alta calidad.

En el caso de Venezuela, la Comisión Nacional de Telecomunicaciones (Conatel) ha establecido una serie de normas para garantizar la QoS en las redes de banda ancha. Estas normas incluyen requisitos para la pérdida de paquetes, la latencia y el jitter.

Los usuarios de internet de banda ancha pueden tomar algunas medidas para mejorar su propia experiencia de QoS. Estas medidas incluyen:

• Utilizar dispositivos y software de alta calidad.
• Colocar el router en una ubicación central.
• Evitar utilizar la red durante las horas pico.