¿Qué es QoS?
QoS (Quality of Service) es una de las cuatro características fundamentales que los arquitectos de redes deben considerar para cumplir con las expectativas de los usuarios. Estas características son:
Tolerancia a fallas (redundancia)
Escalabilidad
Calidad de servicio (QoS)
Seguridad
En resumidas cuentas, QoS (Quality of Service) es la acción de implementar y garantizar una conexión estable para los usuarios finales, asegurando que se satisfagan sus necesidades de tráfico. Esto se logra mediante la utilización de distintas metodologías de QoS, como protocolos y dispositivos intermedios de red.
QoS muestra un mejor resultado en redes donde ocurren con regularidad cuellos de botella (también conocidos como bottlenecks), ya que permite priorizar y gestionar el tráfico de manera eficiente para evitar congestiones y garantizar un rendimiento óptimo.
¿Por que implementar QoS?
La implementación de QoS (Quality of Service) surge de la necesidad de gestionar redes que, con el paso del tiempo, se han vuelto mucho más complejas. Esto se debe a la mezcla de distintos tipos de tráfico en una sola red, a diferencia de lo que ocurría antes. En el pasado, las redes empresariales y las redes de información eran entidades separadas, y la velocidad no era un factor crítico. Sin embargo, con el avance y la creación de nuevas tecnologías sensibles a la pérdida de paquetes, como VoIP (Voz sobre IP) o aplicaciones interactivas que transportan contenido multimedia, esto cambió. Hoy en día, es imperativo que los paquetes lleguen en tiempo y forma a su destino.
Ahí es donde se muestra la importancia de QoS, ya que garantiza el alto rendimiento de aplicaciones críticas que requieren un gran ancho de banda para el tráfico en tiempo real. Además, con la creciente evolución del IoT (Internet de las Cosas), la implementación de QoS se volverá cada vez más importante en todas las redes disponibles, asegurando un funcionamiento óptimo y eficiente.
Problemas de no implementar QoS
Latencia: Cuando a los paquetes RTP (“Real Time Transport Protocol”) no se les ha asignado una prioridad requerida, se entregan a la velocidad predeterminada del dispositivo.
Jitter (fluctuación del retardo): Es la tasa anormal de paquetes en la red.
Packet Loss (Paquetes Perdidos)
Técnicas de QoS
Las diferentes metodologías son utilizadas para implementar y garantizar el flujo de datos en aplicaciones criticas.
Priorización del tráfico de VoIP sensible al retraso a través de enrutadores y conmutadores: 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.
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.
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.
Técnica de Marcado
Para implementar QoS (Quality of Service), se utilizará la técnica de marcado de tráfico. Antes de aplicar cualquier política de QoS al tráfico, este debe ser clasificado y marcado. Este proceso nos permite identificar los tipos de paquetes y determinar a qué clase de tráfico pertenecen los paquetes o las tramas. Solo se pueden aplicar políticas de QoS al tráfico que haya sido previamente marcado.
Clasificación del tráfico
La forma en que se clasifica un paquete depende de la implementación de QoS. Los métodos de clasificación de flujos de tráfico en las capas 2 y 3 incluyen:
El uso de interfaces.
Listas de Control de Acceso (ACL).
Mapas de clase.
Además, el tráfico también puede clasificarse en las capas 4 a 7 mediante el uso de Reconocimiento de Aplicaciones Basado en la Red (NBAR, Network Based Application Recognition). Esta herramienta permite identificar y clasificar aplicaciones específicas en función de sus patrones de tráfico, lo que facilita la aplicación de políticas de QoS más precisas y efectivas.
Marcación de Tráfico para QoS
| Herramientas de la QoS | Capa | Campo de Marcación | Ancho en bits |
| Ethernet (802.1Q, 802.1p) | 2 | Class of Service (CoS) | 3 |
| 802.11 (Wi-Fi) | 2 | Wi-Fi Traffic Identifier (TID) | 3 |
| MPLS | 2 | Experimental (EXP) | 3 |
| IPv4 e IPv6 | 3 | IP Precedence (IPP) | 3 |
| IPv4 e IPv6 | 3 | Differentiated Services Code Point (DSCP) | 6 |
Marcado en Capa 3
Tanto en el encabezado de IPv4 como en el de IPv6, existe un campo reservado para este propósito. En IPv4, este campo se llama Tipo de Servicio (ToS), mientras que en IPv6 se denomina Clase de Tráfico (ToC). En ambos casos, se trata de un campo de 8 bits.
De estos 8 bits, 6 bits están asignados para QoS (Quality of Service) y se conocen como Campo de Punto de Código de Servicios Diferenciados (DSCP). Estos 6 bits ofrecen un máximo de 64 tipos de servicios posibles. Los 2 bits restantes se utilizan para la Notificación de Congestión Explícita (ECN, Explicit Congestion Notification), que permite a los routers compatibles con ECN marcar paquetes en lugar de descartarlos cuando se detecta congestión. La marcación ECN informa a los routers downstream sobre la congestión en el flujo de paquetes, lo que ayuda a gestionar el tráfico de manera más eficiente.
Valores DSCP
En DSCP los 64 valores están organizados en tres categorías:
Mejor Esfuerzo (BE, Best-Effort) – Este es el valor por defecto para todos los paquetes IP. El valor DSCP es 0. El comportamiento por salto es un enrutamiento normal. Cuando un router experimenta congestión, estos paquetes serán eliminados. No se implementa ningún plan de QoS.
Reenvío Expedito (EF, Expedited Forwarding) – El RFC 3246 define EF como el valor decimal de DSCP 46 (binario 101110). Los primeros 3 bits (101) se asignan directamente al valor 5 de CoS de la capa 2 utilizado para el tráfico de voz. En la Capa 3.
- Reenvío Asegurado (AF, Assured Forwarding) – El RFC 2597 define AF para utilizar los 5 bits DSCP más significativos para indicar las colas y la preferencia de caída. La definición de AF se ilustra en la figura.
La formula de la categoría AF.XY se específica de la siguiente manera:
Los 3 primeros bits se usan para designar la clase.
Los bits 4 y 5 se usan para designar la preferencia de caída.
El 6° bit se establece en cero.
!Nota
BE: Tráfico no crítico.
EF: Tráfico en tiempo real (VoIP, videoconferencias).
AF: Tráfico que requiere garantía de entrega pero no es tan sensible a la latencia.
Bibliografías
López, P. (2020, August 13). ¿Qué es el QoS y para qué sirve? GEEKNETIC. https://www.geeknetic.es/QoS/que-es-y-para-que-sirve
¿Qué es la calidad de servicio (QoS) en las redes? | Fortinet. (n.d.). Fortinet. https://www.fortinet.com/lat/resources/cyberglossary/qos-quality-of-service
Walton, A. (2023, March 5). Técnicas de Implementación de QoS » CCNA desde Cero. CCNA Desde Cero. https://ccnadesdecero.es/tecnicas-implementacion-qos/