Algoritmo de Formación de Colas

1. Tutorial en Vídeo: Algoritmos de QoS

Haz clic en Reproducir para obtener una descripción general de los diferentes tipos de algoritmos de colas QoS.

2. Resumen Formación de Colas

El tema anterior abarcaba las características del tráfico. En este tema se explicarán los algoritmos de colas utilizados para implementar la calidad de servicio. La política de QoS implementada por el administrador de la red se activa cuando se produce una congestión en el enlace. La cola es una herramienta de gestión de la congestión que puede almacenar en un búfer, priorizar y, si es necesario, reordenar los paquetes antes de que se transmitan al destino.

Se dispone de varios algoritmos de colas. Para los propósitos de este curso, nos centraremos en lo siguiente:

• First-In, First-Out (FIFO)
• Weighted Fair Queuing (WFQ)
• Class-Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ)
• Low Latency Queuing (LLQ)

3. First In First Out (FIFO)

En su forma más simple, la cola Primero en entrar, primero en salir (FIFO, First In First Out), también conocida como colas por orden de llegada, amortigua y reenvía los paquetes en el orden de su llegada.

FIFO no tiene un concepto de prioridad o clases de tráfico y, en consecuencia, no toma ninguna decisión sobre la prioridad de los paquetes. Sólo hay una cola, y todos los paquetes son tratados por igual. Los paquetes se envían por una interfaz en el orden en que llegan, como se muestra en la figura. Aunque cierto tráfico puede ser más importante o sensible al tiempo según la clasificación de prioridades, observa que el tráfico se envía en el orden en que se recibe.

Cuando se utiliza el sistema FIFO, el tráfico importante o sensible al tiempo puede ser descartado cuando hay congestión en la interfaz del router o switch. Cuando no se configuran otras estrategias de colas, todas las interfaces, excepto las interfaces serie en E1 (2.048 Mbps) e inferiores, utilizan FIFO por defecto. (Las interfaces seriales en E1 e inferiores usan WFQ por defecto).

El método FIFO, que es el más rápido de poner en cola, es efectivo para enlaces grandes que tienen poco retraso y una mínima congestión. Si su enlace tiene muy poca congestión, la cola FIFO puede ser la única cola que se necesite usar.

Ejemplo de colas FIFO

4. Weighted Fair Queuing (WFQ)

Espera equitativa ponderada (WFQ, Weighted Fair Queuing) es un método de programación automatizado que proporciona una asignación justa de ancho de banda a todo el tráfico de la red. El WFQ no permite configurar las opciones de clasificación. WFQ aplica prioridad, o pesos, al tráfico identificado y lo clasifica en conversaciones o flujos, como se muestra en la figura.

Ejemplo de cola de espera equitativa y ponderada

El WFQ determina entonces cuánto ancho de banda se permite a cada flujo en relación con otros flujos. El algoritmo basado en el flujo utilizado por WFQ programa simultáneamente el tráfico interactivo al frente de una cola para reducir el tiempo de respuesta. Luego comparte equitativamente el ancho de banda restante entre los flujos de alto ancho de banda. WFQ permite dar prioridad al tráfico interactivo de bajo volumen, como las sesiones de Telnet y la voz, sobre el tráfico de alto volumen, como las sesiones de FTP. Cuando se producen simultáneamente varios flujos de transferencia de archivos, se da a las transferencias un ancho de banda comparable.

El WFQ clasifica el tráfico en diferentes flujos basándose en el direccionamiento del encabezamiento del paquete, incluyendo características tales como las direcciones IP de origen y destino, las direcciones MAC, los números de puerto, el protocolo y el valor del Tipo de Servicio (ToS). El valor ToS del encabezado IP puede utilizarse para clasificar el tráfico.

Los flujos de tráfico de ancho de banda bajo, que constituyen la mayor parte del tráfico, reciben un servicio preferencial que permite enviar oportunamente toda su carga ofrecida. Los flujos de tráfico de alto volumen se reparten proporcionalmente la capacidad restante entre ellos.

Limitaciones

El WFQ no es compatible con el tunelado y la encriptación porque estas características modifican la información del contenido de los paquetes que requiere el WFQ para su clasificación.

Aunque WFQ se adapta automáticamente a las condiciones cambiantes del tráfico de la red, no ofrece el grado de control preciso sobre la asignación del ancho de banda que ofrece CBWFQ.

5. Class-Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ)

La cola de Espera equitativa ponderada basado en clases (CBWFQ, Class-Based Weighted Fair Queuing) amplía la funcionalidad estándar del WFQ para proporcionar soporte a las clases de tráfico definidas por el usuario. Con CBWFQ, se definen las clases de tráfico basadas en criterios de coincidencia, incluyendo protocolos, listas de control de acceso (ACL) e interfaces de entrada. Los paquetes que satisfacen el criterio de coincidencia para una clase constituyen el tráfico para esa clase. Se reserva una cola FIFO para cada clase y el tráfico perteneciente a una clase se dirige a la cola de esa clase, como se muestra en la figura.

Cuando una clase se ha definido según sus criterios de coincidencia, se le pueden asignar características. Para caracterizar una clase, se le asigna el ancho de banda, el peso y el límite máximo de paquetes. El ancho de banda asignado a una clase es el ancho de banda garantizado entregado a la clase durante la congestión.

Para caracterizar una clase, también debes especificar el límite de cola para esa clase, que es el número máximo de paquetes que se permite acumular en la cola de la clase. Los paquetes pertenecientes a una clase están sujetos a los límites de ancho de banda y de cola que caracterizan a la clase.

Ejemplo de CBWFQ

Después de que una cola ha alcanzado su límite de cola configurado, añadir más paquetes a la clase hace que la caída de la cola o la caída de paquetes tenga efecto, dependiendo de cómo se configure la política de la clase. La caída de cola significa que un router simplemente descarta cualquier paquete que llegue al final de una cola que haya agotado completamente sus recursos de retención de paquetes. Esta es la respuesta por defecto de la cola a la congestión. La caída de cola trata todo el tráfico por igual y no diferencia entre clases de servicio.

6. Low Latency Queuing (LLQ)

La característica de Cola de Baja Latencia (LLQ, The Low Latency Queuing) trae la estricta cola de prioridad (PQ) al CBWFQ. La PQ estricta permite que los paquetes sensibles al retraso, como la voz, se envíen antes que los paquetes de otras colas. La LLQ proporciona una estricta cola de prioridad para el CBWFQ, reduciendo las fluctuaciones en las conversaciones de voz, como se muestra en la figura.

Sin LLQ, el CBWFQ proporciona WFQ basado en clases definidas sin una cola de prioridad estricta disponible para el tráfico en tiempo real. El peso de un paquete perteneciente a una clase específica se deriva del ancho de banda que le asignó a la clase cuando la configuró. Por lo tanto, el ancho de banda asignado a los paquetes de una clase determina el orden en que se envían los paquetes. Todos los paquetes son atendidos equitativamente en función del peso; no se puede conceder una prioridad estricta a ninguna clase de paquetes. Este esquema plantea problemas para el tráfico de voz que no tolera en gran medida el retraso, especialmente la variación del mismo. Para el tráfico de voz, las variaciones en la demora introducen irregularidades en la transmisión que se manifiestan como fluctuaciones en la conversación escuchada.

La LLQ permite que los paquetes sensibles al retardo, como la voz, se envíen primero (antes que los paquetes en otras colas), dando a los paquetes sensibles al retardo un tratamiento preferencial sobre el resto del tráfico. Aunque es posible clasificar varios tipos de tráfico en tiempo real en la cola de prioridad estricta, Cisco recomienda que sólo el tráfico de voz se dirija a la cola de prioridad.

Ejemplo de LLQ

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