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¿Qué es la calidad de servicio (QoS) en las redes?

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¿Qué es la calidad de servicio en las redes?

La calidad de servicio (QoS) es el uso de mecanismos o tecnologías que funcionan en una red para controlar el tráfico y garantizar el rendimiento de aplicaciones críticas con capacidad de red limitada. Permite a las organizaciones ajustar su tráfico de red general al priorizar aplicaciones específicas de alto rendimiento.

La QoS generalmente se aplica a redes que transportan tráfico para sistemas con uso intensivo de recursos. Los servicios comunes para los que se requiere incluyen televisión por protocolo de Internet (IPTV), juegos en línea, medios de transmisión, videoconferencias, video a pedido (VOD) y voz sobre IP (VoIP). 

Al utilizar QoS en redes, las organizaciones tienen la capacidad de optimizar el rendimiento de múltiples aplicaciones en su red y obtener visibilidad de la velocidad de bits, el retraso, la fluctuación y la velocidad de paquetes de su red. Esto garantiza que puedan diseñar el tráfico en su red y cambiar la forma en que los paquetes se enrutan a Internet u otras redes para evitar demoras en la transmisión. Esto también garantiza que la organización logre la calidad de servicio esperada para las aplicaciones y brinde las experiencias de usuario esperadas.

Según el significado de QoS, el objetivo clave es permitir que las redes y las organizaciones prioricen el tráfico, lo que incluye ofrecer ancho de banda dedicado, fluctuación controlada y menor latencia. Las tecnologías utilizadas para garantizar esto son vitales para mejorar el rendimiento de las aplicaciones empresariales, las redes de área ancha (WAN) y las redes de proveedores de servicios.

¿Cómo funciona la calidad de servicio QoS?

La tecnología de redes de QoS funciona al marcar paquetes para identificar tipos de servicios y luego configurar enrutadores para crear colas virtuales separadas para cada aplicación, según su prioridad. Como resultado, el ancho de banda se reserva para aplicaciones críticas o sitios web a los que se les ha asignado acceso prioritario. 

Las tecnologías de QoS proporcionan la capacidad y la asignación de manejo a flujos específicos en el tráfico de redes. Esto permite al administrador de red asignar el orden en el que se manejan los paquetes y proporcionar la cantidad adecuada de ancho de banda a cada aplicación o flujo de tráfico.

Tipos de tráfico de redes

Comprender cómo funciona el software de red QoS depende de la definición de los diversos tipos de tráfico que mide. Estos son los siguientes:

  1. Ancho de banda: la velocidad de un enlace. QoS puede indicar a un enrutador cómo usar el ancho de banda. Por ejemplo, asignar una cierta cantidad de ancho de banda a diferentes colas para diferentes tipos de tráfico.
  2. Demora: el tiempo que tarda un paquete en pasar de su origen a su destino final. Esto a menudo puede verse afectado por un retraso en la cola, que ocurre durante los tiempos de congestión y un paquete espera en una cola antes de ser transmitido. QoS permite a las organizaciones evitar esto creando una cola de prioridad para ciertos tipos de tráfico.
  3. Pérdida: la cantidad de datos perdidos como resultado de la pérdida de paquetes, que generalmente ocurre debido a la congestión de la red. La QoS permite a las organizaciones decidir qué paquetes dejar caer en este evento.
  4. Fluctuación: velocidad irregular de los paquetes en una red como resultado de la congestión, lo que puede dar lugar a la llegada tardía y fuera de secuencia de los paquetes. Esto puede causar distorsión o brechas en el audio y video que se entrega.
¿Qué es la calidad de servicio (QOS)?

Introducción a la QoS

La implementación de la calidad de servicio QoS comienza con una empresa que identifica los tipos de tráfico que son importantes para ellos, utiliza grandes volúmenes de ancho de banda o es sensible a la latencia o pérdida de paquetes.

Esto ayuda a la organización a comprender las necesidades y la importancia de cada tipo de tráfico en su red y a diseñar un enfoque general. Por ejemplo, es posible que algunas organizaciones solo necesiten configurar límites de ancho de banda para servicios específicos, mientras que otras pueden necesitar configurar completamente los límites de ancho de banda de la interfaz y la política de seguridad para todos sus servicios, así como priorizar los servicios críticos de cola en relación con la tasa de tráfico.

Entonces, la organización puede implementar políticas que clasifiquen el tráfico y garanticen la disponibilidad y consistencia de sus aplicaciones más importantes. El tráfico puede clasificarse por puerto o protocolo de Internet (IP), o a través de un enfoque más sofisticado, como por aplicación o usuario.

Las herramientas de administración de ancho de banda y de cola se asignan a roles para manejar el flujo de tráfico específicamente en función de la clasificación que recibieron cuando ingresaron a la red. Esto permite almacenar paquetes dentro de los flujos de tráfico hasta que la red esté lista para procesarlos. La cola de prioridad también se puede utilizar para garantizar la disponibilidad necesaria y la latencia mínima del rendimiento de red para aplicaciones y tráfico importantes. Esto es para que las actividades más importantes de la red no se sientan hambrientas de ancho de banda por aquellas de menor prioridad.

Además, la administración de ancho de banda mide y controla el flujo de tráfico en la infraestructura de red para garantizar que no exceda la capacidad y evitar la congestión. Esto incluye el uso de la conformación de tráfico, una técnica de limitación de velocidad que optimiza o garantiza el rendimiento y aumenta el ancho de banda utilizable, y algoritmos de programación, que ofrecen varios métodos para proporcionar ancho de banda a flujos de tráfico específicos.

¿Por qué es importante la calidad de servicio (QoS)?

Redes comerciales tradicionales operadas como entidades separadas. Una red manejó las llamadas telefónicas y las teleconferencias, mientras que las computadoras portátiles, las computadoras de escritorio, los servidores y otros dispositivos se conectaron a otra red. Rara vez cruzaban los caminos, a menos que una computadora usara una línea telefónica para acceder a Internet.

Cuando las redes solo transportaban datos, la velocidad no era demasiado crítica. Pero ahora, las aplicaciones interactivas que transportan contenido de audio y video deben entregarse a alta velocidad, sin pérdida de paquetes ni variaciones en la velocidad de entrega.

La QoS es particularmente importante para garantizar el alto rendimiento de las aplicaciones críticas que requieren un alto ancho de banda para el tráfico en tiempo real. Por ejemplo, ayuda a las empresas a priorizar el rendimiento de las aplicaciones “inelásticas” que a menudo tienen requisitos de ancho de banda mínimo, límites de latencia máxima y alta sensibilidad a la fluctuación y la latencia, como VoIP y videoconferencias.

La calidad de servicio QoS ayuda a las empresas a evitar el retraso de estas aplicaciones sensibles, lo que garantiza que funcionen al nivel que los usuarios requieren. Por ejemplo, los paquetes perdidos podrían causar una demora en la transmisión, lo que da como resultado que la calidad de sonido y video de una llamada de videoconferencia se vuelva entrecortada e indescifrable.

QoS es cada vez más importante a medida que los requisitos de rendimiento de red se adaptan al creciente número de personas que los utilizan. Las últimas aplicaciones y servicios en línea requieren una gran cantidad de ancho de banda y rendimiento de red, y los usuarios exigen que ofrezcan un alto rendimiento en todo momento. Por lo tanto, las organizaciones necesitan implementar técnicas y tecnologías que garanticen el mejor servicio posible.

QoS también se está volviendo cada vez más importante a medida que la Internet de las cosas (IoT) sigue alcanzando su madurez. Por ejemplo, en el sector de fabricación, las máquinas ahora aprovechan las redes para proporcionar actualizaciones de estado en tiempo real sobre cualquier problema potencial. Por lo tanto, cualquier demora en la retroalimentación podría causar errores muy costosos en las redes de IoT. QoS permite que el flujo de datos tenga prioridad en la red y garantiza que la información fluya lo más rápido posible.

Las ciudades ahora están llenas de sensores inteligentes que son vitales para ejecutar proyectos de IoT a gran escala, como edificios inteligentes. Los datos recopilados y analizados, como los datos de humedad y temperatura, a menudo son altamente sensibles al tiempo y deben identificarse, marcarse y ponerse en cola de manera adecuada.

¿Qué técnicas y mejores prácticas están involucradas en la calidad de servicio QoS ?

Técnicas

Existen varias técnicas que las empresas pueden utilizar para garantizar el alto rendimiento de sus aplicaciones más críticas. Estos incluyen:

  • Priorización del tráfico de VoIP sensible al retraso a través de enrutadores y conmutadores: Muchas redes empresariales pueden estar demasiado congestionadas, lo que permite que los enrutadores y los conmutadores comiencen a dejar caer paquetes a medida que entran y salen más rápido de lo que se pueden procesar. Como resultado, las aplicaciones de streaming sufren. La priorización permite que el tráfico se clasifique y reciba diferentes prioridades según su tipo y destino. Esto es particularmente útil en una situación de alta congestión, ya que los paquetes con mayor prioridad pueden enviarse antes que otro tráfico.
  • Reserva de recursos: El protocolo de reserva de recursos (RSVP) es un protocolo de capa de transporte que reserva recursos a través de una red y se puede utilizar para entregar niveles específicos de calidad de servicio QoS para flujos de datos de aplicaciones. La reserva de recursos permite a las empresas dividir los recursos de red por el tráfico de diferentes tipos y orígenes, definir límites y garantizar el ancho de banda.
  • Cola de espera: La cola de espera es el proceso de creación de políticas que proporcionan un trato preferencial a ciertos flujos de datos en lugar de otros. Las colas son búferes de memoria de alto rendimiento en enrutadores y conmutadores, en los que los paquetes que pasan se mantienen en áreas de memoria dedicadas. Cuando se asigna una prioridad más alta a un paquete, este se mueve a una cola dedicada que envía datos a una velocidad más rápida, lo que reduce las posibilidades de que se caiga. Por ejemplo, las empresas pueden asignar una política para dar prioridad al tráfico de voz sobre la mayor parte del ancho de banda de la red. El dispositivo de enrutamiento o conmutación moverá entonces los paquetes y tramas de este tráfico al frente de la cola y los transmitirá inmediatamente.
  • Marcado de tráfico: Cuando se han identificado aplicaciones que requieren prioridad sobre otro ancho de banda en una red, se debe marcar el tráfico. Esto es posible a través de procesos como Clase de servicio (CoS), que marca un flujo de datos en el encabezado de trama de capa 2 y Punto de código de servicios diferenciados (DSCP), que marca un flujo de datos en el encabezado de paquete de capa 3.

Mejores prácticas

Además de estas técnicas, también existen varias mejores prácticas que las organizaciones deben tener en cuenta al determinar sus requisitos de QoS.

  1. Asegúrese de que los límites máximos de ancho de banda en la interfaz de origen y la política de seguridad no estén demasiado bajos para evitar el descarte excesivo de paquetes.
  2. Considere la proporción en la que los paquetes se distribuyen entre las colas disponibles y las colas que utilizan los servicios. Esto puede afectar los niveles de latencia, la distribución de colas y la asignación de paquetes.
  3. Coloque garantías de ancho de banda únicamente en servicios específicos. Esto evitará la posibilidad de que todo el tráfico utilice la misma cola en situaciones de alto volumen.
  4. Configure la priorización para todo el tráfico a través de cualquier tipo de prioridad basada en el servicio o prioridad de política de seguridad, no ambos. Esto simplificará el análisis y la resolución de problemas.
  5. Intente minimizar la complejidad de la configuración de QoS para garantizar un alto rendimiento.
  6. Para obtener resultados de comprobación precisos, utilice el Protocolo de datagramas de usuario (UDP) y no sobresuscriba la capacidad de proceso de ancho de banda.

Ventajas de la QoS

La implementación de la calidad de servicio QoS es crucial para las empresas que desean garantizar la disponibilidad de sus aplicaciones críticas para la empresa. Es vital para ofrecer un ancho de banda diferenciado y garantizar que la transmisión de datos se lleve a cabo sin interrumpir el flujo de tráfico ni causar pérdidas de paquetes. Las principales ventajas de implementar QoS incluyen:

  1. Priorización de aplicaciones sin límites: QoS garantiza que las aplicaciones de misión crítica de las empresas siempre tendrán prioridad y los recursos necesarios para lograr un alto rendimiento.
  2. Mejor gestión de recursos: QoS permite a los administradores administrar mejor los recursos de Internet de la organización. Esto también reduce los costos y la necesidad de inversiones en expansiones de enlaces.
  3. Experiencia del usuario mejorada: El objetivo final de la QoS es garantizar el alto rendimiento de las aplicaciones críticas, lo que se reduce a ofrecer una experiencia de usuario óptima. Los empleados disfrutan de un alto rendimiento en sus aplicaciones de alto ancho de banda, lo que les permite ser más efectivos y hacer su trabajo más rápidamente.
  4. Administración de tráfico punto a punto: Administrar una red es vital independientemente de cómo se entregue el tráfico, ya sea de extremo a extremo, de nodo a nodo o de punto a punto. Esta última permite a las organizaciones entregar paquetes de clientes en orden de un punto a otro a través de Internet sin sufrir ninguna pérdida de paquetes.
  5. Prevención de pérdida de paquetes: La pérdida de paquetes puede ocurrir cuando los paquetes de datos se caen en tránsito entre redes. Esto a menudo puede deberse a una falla o ineficiencia, congestión de la red, un enrutador defectuoso, una conexión suelta o una señal deficiente. QoS evita la posibilidad de pérdida de paquetes al priorizar el ancho de banda de las aplicaciones de alto rendimiento.
  6. Reducción de la latencia: La latencia es el tiempo que tarda una solicitud de red en pasar del remitente al receptor y lo que tarda el receptor en procesarla. Esto generalmente se ve afectado por los enrutadores que tardan más tiempo en analizar la información y las demoras de almacenamiento causadas por los conmutadores y puentes intermedios. QoS permite a las organizaciones reducir la latencia o acelerar el proceso de una solicitud de red al priorizar su aplicación crítica.

Garantice el rendimiento con QoS

La QoS es crucial para todas las organizaciones que desean garantizar el mejor rendimiento de sus aplicaciones y servicios más críticos. Es vital garantizar que las soluciones de ancho de banda alto como VoIP, videoconferencias y, cada vez más, los servicios de transmisión no sufran latencia o retraso. 

QoS permite a una organización priorizar el tráfico y los recursos para garantizar el rendimiento prometido de una aplicación o servicio específico. También permite a las empresas priorizar diferentes aplicaciones, flujos de datos y usuarios para garantizar el nivel óptimo de rendimiento en todas sus redes.

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