Modelos de QoS

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1. Tutorial en Vídeo: Modelos de QoS

Haz clic en Reproducir para ver una breve explicación del propósito de la QoS.

2. Selección de Modelo Adecuado de Política de QoS

• Modelo de mejor esfuerzo
• Servicios integrados (IntServ)
• Servicios diferenciados (DiffServ)

La tabla resume estos tres modelos. QoS se implementa en una red utilizando IntServ o DiffServ. Si bien IntServ ofrece la mayor garantía de QoS, requiere muchos recursos y, por lo tanto, no es fácilmente escalable. En cambio, DiffServ consume menos recursos y es más escalable. En algunas ocasiones, los dos se emplean juntos para la implementación de la QoS en redes.

Modelos para Implementar QoS

Modelo	Descripción
Modelo de mejor esfuerzo (Best-effort model)	Esto no es realmente una implementación ya que la QoS no está explícitamente configurada. Usa esto cuando la QoS no sea necesaria.
Servicios integrados (IntServ)	IntServ proporciona paquetes de QoS a IP muy altos con entrega garantizada. Define un proceso de señalización para que las aplicaciones indiquen a la red que requieren una QoS especial durante un período y que se debe reservar el ancho de banda. IntServ puede limitar severamente la escalabilidad de una red.
Servicios diferenciados (DiffServ)	DiffServ proporciona una alta escalabilidad y flexibilidad en la implementación de la QoS. Los dispositivos de red reconocen las clases de tráfico y proporcionan diferentes niveles de QoS a las diferentes clases de tráfico.

3. Mejor Esfuerzo

El diseño básico de Internet es la entrega de paquetes de mejor esfuerzo y no ofrece garantías. Este enfoque sigue siendo predominante en la Internet de hoy en día y sigue siendo apropiado para la mayoría de los propósitos. El modelo de mejor esfuerzo trata todos los paquetes de la red de la misma manera, así que un mensaje de voz de emergencia es tratado de la misma manera que una fotografía digital adjunta a un correo electrónico. Sin QoS, la red no puede diferenciar entre los paquetes y, como resultado, no puede tratar los paquetes de forma preferente.

El modelo de mejor esfuerzo es similar en concepto a enviar una carta usando el correo postal estándar. Tu carta se trata exactamente igual que cualquier otra carta. Con el modelo de mejor esfuerzo, es posible que la carta nunca llegue, y, a menos que tenga un acuerdo de notificación por separado con el destinatario de la carta, es posible que nunca sepas que la carta no llegó.

La tabla enumera las ventajas y desventajas del modelo de mejor esfuerzo.

Ventajas y desventajas del modelo de mejor esfuerzo

Beneficios	Desventajas
El modelo es el más escalable.	No hay garantías de entrega.
La escalabilidad sólo está limitada por el ancho de banda disponible, en cuyo caso todo el tráfico se ve igualmente afectado.	Los paquetes llegarán cuando puedan y en cualquier orden posible, si es que llegan.
No se requieren mecanismos especiales de calidad de servicio.	Ningún paquete tiene un tratamiento preferencial.
Es el modelo más fácil y rápido de desplegar.	Los datos críticos se tratan del mismo modo que el correo electrónico informal..

4. Servicios Integrados

El modelo de arquitectura IntServ (RFC 1633, 2211 y 2212) se desarrolló en 1994 para satisfacer las necesidades de las aplicaciones en tiempo real, como el vídeo remoto, las conferencias multimedia, las aplicaciones de visualización de datos y la realidad virtual. IntServ es un modelo de servicios múltiples que puede acomodar muchos requisitos de calidad de servicio.

IntServ ofrece la QoS de extremo a extremo que requieren las aplicaciones en tiempo real. IntServ gestiona explícitamente los recursos de la red para proporcionar la QoS a flujos o corrientes individuales, a veces llamados microflujos. Utiliza mecanismos de reserva de recursos y de control de admisión como bloques de construcción para establecer y mantener la QoS. Esto es similar a un concepto conocido como “hard QoS“. La QoS dura garantiza las características del tráfico, como el ancho de banda, el retardo y las tasas de pérdida de paquetes, de un extremo a otro. La QoS dura asegura niveles de servicio predecibles y garantizados para aplicaciones de misión crítica.

La figura muestra una ilustración simple del modelo IntServ.

Ejemplo simple de IntServ

IntServ utiliza un enfoque orientado a la conexión heredado del diseño de redes de telefonía. Cada comunicación individual debe especificar explícitamente su descriptor de tráfico y los recursos solicitados a la red. El router de borde realiza el control de admisión para asegurar que los recursos disponibles son suficientes en la red. La norma IntServ supone que los routers a lo largo de una ruta establecen y mantienen el estado para cada comunicación individual.

En el modelo IntServ, la aplicación solicita un tipo específico de servicio a la red antes de enviar los datos. La aplicación informa a la red de su perfil de tráfico y solicita un tipo de servicio concreto que puede abarcar sus necesidades de ancho de banda y de retardo. IntServ utiliza el protocolo de reserva de recursos (RSVP, Resource Reservation Protocol) para señalar las necesidades de calidad de servicio del tráfico de una aplicación a lo largo de los dispositivos en el trayecto de extremo a extremo a través de la red. Si los dispositivos de la red a lo largo del trayecto pueden reservar el ancho de banda necesario, la aplicación de origen puede comenzar a transmitir. Si la reserva solicitada falla a lo largo del camino, la aplicación de origen no envía ningún dato.

El router de borde realiza un control de admisión basado en la información de la aplicación y los recursos de red disponibles. La red se compromete a cumplir los requisitos de calidad de servicio de la aplicación siempre que el tráfico se mantenga dentro de las especificaciones del perfil. La red cumple con su compromiso manteniendo el estado por flujo y luego realiza la clasificación de paquetes, la vigilancia y las colas inteligentes basadas en ese estado.

En la tabla se enumeran las ventajas y las desventajas del modelo IntServ.

Ventajas y desventajas del modelo IntServ

Ventajas	Desventajas
Control explícito de admisión de recursos de extremo a extremo Política de control de admisión por solicitud Señalización de números de puertos dinámicos	Intensivo en recursos debido al requisito de la arquitectura estatal para la señalización continua. El enfoque basado en el flujo no es escalable a grandes implementaciones como la Internet.

5. Servicios Diferenciados

El modelo de QoS de servicios diferenciados (DiffServ) especifica un mecanismo sencillo y escalable para clasificar y gestionar el tráfico de la red. Por ejemplo, DiffServ puede proporcionar un servicio garantizado de baja latencia al tráfico de red crítico, como la voz o el vídeo, y al mismo tiempo proporcionar garantías de tráfico simple de mejor esfuerzo a los servicios no críticos, como el tráfico web o las transferencias de archivos.

El diseño de DiffServ supera las limitaciones de los modelos de mejor esfuerzo y de IntServ. El modelo DiffServ se describe en las RFC 2474, 2597, 2598, 3246, 4594. DiffServ puede proporcionar una QoS “casi garantizada” sin dejar de ser rentable y escalable.

El modelo DiffServ es similar en concepto al envío de un paquete mediante un servicio de entrega. Tú solicitas (y pagas) un nivel de servicio cuando envías un paquete. A través de la red de paquetes, se reconoce el nivel de servicio por el que pagaste y tu paquete recibe un servicio preferencial o normal, dependiendo de lo que hayas solicitado.

DiffServ no es una estrategia de QoS de extremo a extremo porque no puede hacer cumplir las garantías de extremo a extremo. Sin embargo, DiffServ QoS es un enfoque más escalable para implementar la QoS. A diferencia de IntServ y de la QoS dura, en la que los hosts finales señalan sus necesidades de QoS a la red, DiffServ no utiliza la señalización. En su lugar, DiffServ utiliza un enfoque de “soft QoS” (QoS suave). Trabaja con el modelo de QoS aprovisionada, en el que los elementos de la red se configuran para dar servicio a múltiples clases de tráfico, cada una con diferentes requisitos de QoS.

La figura muestra una ilustración sencilla del modelo DiffServ.

Ejemplo Simple de DiffServ

Mientras el host envía tráfico a un router, el router clasifica los flujos en agregados (clases) y proporciona la política QoS apropiada para las clases. DiffServ impone y aplica los mecanismos de la QoS en base a saltos, aplicando uniformemente el significado global a cada clase de tráfico para proporcionar flexibilidad y escalabilidad. Por ejemplo, DiffServ podría configurarse para agrupar todos los flujos de TCP como clase única y asignar el ancho de banda para dicha clase, en vez de para los flujos individuales, como lo haría IntServ. Además de clasificar el tráfico, DiffServ minimiza los requisitos de mantenimiento de señales y estados en cada nodo de red.

Específicamente, DiffServ divide el tráfico de red en clases según los requisitos de la empresa. Se puede asignar a un nivel diferente de servicio a cada una de las clases. A medida que los paquetes atraviesan una red, cada uno de los dispositivos de red identifica la clase de paquete y brinda servicios al paquete según esa clase. Es posible elegir muchos niveles de servicio con DiffServ. Por ejemplo, el tráfico de voz de los teléfonos IP suele recibir un tratamiento preferencial sobre todo el resto del tráfico de aplicaciones, el correo electrónico suele recibir un servicio de mejor esfuerzo, y el tráfico no comercial puede recibir un servicio muy pobre o ser bloqueado por completo.

La tabla enumera los beneficios y las desventajas del modelo DiffServ.

Ventajas y desventajas del modelo DiffServ

Ventajas	Desventajas
Altamente escalable Proporciona muchos niveles diferentes de calidad	Sin garantía absoluta de la calidad del servicio. Requiere un conjunto de mecanismos complejos para trabajar en conjunto en la red.

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