Heading

¿Qué es la QoS en el trabajo en red?

La QoS o Calidad de Servicio en redes es el proceso de gestión de los recursos de la red para reducir la pérdida de paquetes, así como para disminuir el jitter y la latencia de la red. La tecnología QoS puede gestionar los recursos asignando a los distintos tipos de datos de red diferentes niveles de prioridad.

La QoS suele aplicarse en las redes que atienden al tráfico que transporta datos que consumen muchos recursos como:

• Vídeo a la carta
• Voz sobre IP (VoIP)
• Televisión con protocolo de Internet (IPTV),
• Medios de comunicación en streaming
• Video conferencia
• Juegos en línea

Estos tipos de datos necesitan ser transmitidos en el menor tiempo posible para ser consumibles en el extremo receptor.

Caso de uso real de la QoS de la red

Para aclarar un poco las cosas, pongamos el ejemplo de un atasco en una autopista en hora punta. Todos los conductores sentados en medio del atasco tienen un plan: llegar a sus destinos finales. Y así, a paso de tortuga, siguen avanzando.

Entonces, el sonido de la sirena de una ambulancia les avisa de que hay un vehículo que debe llegar a su destino con más urgencia… y antes que ellos. Y así, los conductores se apartan de lo que ahora se convierte en la «cola prioritaria» de la ambulancia, y la dejan pasar.

De forma similar, cuando una red transporta datos, también tiene una configuración en la que algún tipo de datos es tratado preferentemente sobre todos los demás. Los paquetes de datos importantes tienen que llegar a su destino mucho más rápido que el resto porque son sensibles al tiempo y «caducarán» si no llegan a tiempo.



¿Por qué es importante la QoS de la red?

Hace tiempo, la red de una empresa y las redes de comunicación eran entidades separadas. Las llamadas telefónicas y las teleconferencias solían ser gestionadas por una red conectada por RJ11; las llamadas eran supervisadas por un sistema PABX. Funcionaba por separado de la red IP conectada por RJ45 que enlazaba ordenadores portátiles, de sobremesa y servidores. Los dos tipos de red rara vez se cruzaban, a menos que, por ejemplo, un ordenador necesitara una línea telefónica para conectarse a Internet. Un ejemplo de este tipo de red tendría el siguiente aspecto:



Cuando las redes sólo transportaban datos, la velocidad no era tan crítica. Hoy en día, las aplicaciones interactivas que transportan audio y vídeo tienen que ser entregadas a través de las redes a altas velocidades y sin pérdida de paquetes o variaciones en la velocidad de entrega.

Las personas hacen ahora llamadas de negocios utilizando aplicaciones de videoconferencia como Skype, Zoom y GoToMeeting, que utilizan el protocolo de transporte IP para enviar y recibir mensajes de vídeo y audio. En aras de la velocidad, estas aplicaciones críticas prescinden de los procedimientos de gestión del transporte que suelen utilizar las transferencias de datos estándar.

Antes de adentrarnos en el tema de la QoS, tenemos que hablar de RTP.

¿Qué es RTP?

El protocolo de transporte en tiempo real o RTP es un estándar de protocolo de Internet que estipula formas para que las aplicaciones gestionen sus transmisiones de datos multimedia en tiempo real. El protocolo cubre tanto las comunicaciones unicast (de uno a uno) como multicast (de uno a muchos).

El RTP se utiliza más comúnmente en las comunicaciones de telefonía por Internet, donde gestiona las transmisiones en tiempo real de datos audiovisuales.

Aunque RTP no garantiza por sí mismo la entrega de los paquetes de datos -de esa tarea se encargan los conmutadores y routers-, sí facilita la gestión de los mismos una vez que llegan a los dispositivos de red.

QoS es una configuración de transporte salto a salto implementada en los dispositivos de red para que identifiquen y prioricen los paquetes RTP. Cada dispositivo habilitado entre el remitente y el destinatario (s) también debe ser configurado para entender que el paquete es un «VIP» y necesita ser empujado a lo largo del carril de prioridad. Si incluso uno de los dispositivos de red en la retransmisión no está configurado correctamente, la QoS no funcionará. Los paquetes perderán su prioridad y se ralentizarán a la velocidad de transmisión de datos de ese dispositivo.

¿Qué ocurre si no utilizamos la QoS en la red?

No tener una QoS correctamente configurada podría provocar uno (o todos) de los siguientes problemas:

• Latencia: Cuando los paquetes RTP no tienen asignadas sus prioridades requeridas se entregarán a las velocidades por defecto de los dispositivos. En una red congestionada, los paquetes tienen que viajar junto con el resto de los paquetes no urgentes. Aunque la latencia de la red no afecta a la calidad de los datos audiovisuales entregados, sí afecta a la comunicación entre los usuarios finales. A los 100 ms de latencia, empezarán a hablar unos encima de otros, ya que los paquetes llegan desincronizados, y a los 300 ms la conversación deja de ser comprensible.
• Jitter: Las aplicaciones en tiempo real eliminan el almacenamiento en búfer a nivel de transporte estándar, por lo que no existe ningún mecanismo para reensamblar los paquetes que llegan en el orden correcto. El jitter es la velocidad irregular de los paquetes en una red. Puede provocar que los paquetes lleguen tarde y fuera de secuencia. Como la aplicación no espera a que el flujo se ensamble correctamente, los paquetes fuera de secuencia se descartan, lo que provoca distorsiones o huecos en el audio o el vídeo que se entrega.
• Pérdida de paquetes: es el peor escenario en el que encontramos que un número (o partes) de paquetes se pierden debido a una congestión excesiva en los dispositivos de red. Cuando la cola de salida de un switch o router se llena, se produce una caída de cola en la que el dispositivo descarta cualquier nuevo paquete entrante hasta que vuelva a haber espacio disponible.

En todos los casos que acabamos de ver, la QoS puede ayudar ordenando los datos, gestionando las colas y evitando la pérdida de datos.

Vea también: La Guía Definitiva de la Pérdida de Paquetes

No hace falta mucha imaginación para ver cómo la comunicación y la transferencia de medios o el streaming pueden verse muy afectados cuando optamos por no utilizar la QoS – especialmente en las redes que atienden a los protocolos RTP. Incluso si estuviera perfectamente diseñado, con el tiempo, la comunicación primero se dificultará, luego se deteriorará a medida que el tráfico de la red crezca y, finalmente, se hará imposible.

Los tres fallos – latencia, jitter y pérdida de paquetes- son, de hecho, tan críticos para determinar lo bien que funciona una implementación que las empresas fabricantes de software de QoS y de monitorización de redes como SolarWinds los utilizan como métricas para medir la calidad del tráfico basado en RTP.

Herramientas de red para la monitorización de la QoS

SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer (PRUEBA GRATUITA)

Sería bastante injusto continuar sin mencionar un poco más sobre una de las mejores herramientas de monitorización de red que existen: SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer.



Esta suite de aplicaciones de monitorización de red ayuda a solucionar los problemas que podrían ser causados por:

• Una red lenta: Una red lenta puede mantener como rehén a toda una empresa mientras sigue reduciendo la velocidad a la que fluyen los datos. A menos que se eliminen los cuellos de botella de la red, toda la organización experimentará una conectividad terrible.
• Las comunicaciones audiovisuales lentas: Una empresa que no pueda establecer un canal de comunicación claro dentro de su canal de red se verá paralizada. Y lo que es peor, no poder comunicarse claramente con sus clientes la pondrá de rodillas casi con toda seguridad.
• Redes sin monitorizar: Un administrador que no pueda monitorear adecuadamente la red no podrá saber sobre su estado actual ni cómo hacer planes para su futura expansión. Sin documentar la red y hacer un seguimiento del rendimiento de cada equipo, un administrador de red no puede tomar decisiones informadas y es probable que agrave los problemas de rendimiento de la red.

Armados con el analizador de tráfico Netflow, los administradores de red podrán deshacerse de los problemas que acabamos de ver:

• Ayudar a la implementación de una QoS y a su optimización – a través de la retroalimentación del flujo de datos
• Hacer un balance de la configuración actual de la política de QoS e informar sobre ella, informando las decisiones de diseño.
• Monitorear el uso del ancho de banda para identificar qué aplicaciones y dispositivos acaparan los recursos de la red – estos pueden ser aislados, reprogramados o apagados. Ver también: 6 mejores herramientas gratuitas de monitorización del ancho de banda

Un panel típico de Netflow Traffic Analyzer contiene la información vital que un administrador necesita para monitorizar los estados y realizar ajustes de configuración rápidamente. Un ejemplo:



Estos informes y análisis incluyen: latencia, jitter y pérdida de paquetes.

SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer Download 30 day FREE TRIAL at SolarWinds.com

Paessler QoS Monitoring with PRTG

Otra opción que podría investigar para la monitorización de QoS es Paessler PRTG. Esta suite de monitorización de red tiene una sección especial que rastrea el rendimiento de la QoS. Esta función le muestra los flujos de tráfico etiquetados en tiempo real y también almacena datos para el análisis del rendimiento y la planificación de la capacidad.

El software PRTG incluye cuatro sensores de seguimiento que cubren tres metodologías diferentes de QoS. Estos se complementan con un sensor Ping Jitter que rastrea la regularidad de la entrega de paquetes en un flujo.

Los tres tipos de QoS que PRTG puede rastrear son QoS estándar, Cisco IP-SLA y Cisco CBQoS. Los rastreadores de QoS estándar se implementan como un sensor unidireccional o un sensor de ida y vuelta. Estos rastreadores pueden operar en conexiones a través de Internet. Para obtener un registro preciso del rendimiento en el destino, es necesario colocar un sensor en esa ubicación remota para el servicio de sensor unidireccional. El servicio de ida y vuelta requiere un reflector en la ubicación remota para poder funcionar.





El sensor Cisco IP-SLA está dedicado a supervisar el tráfico VoIP etiquetado en su red. Registra una serie de métricas para el tráfico de voz, incluyendo el tiempo de ida y vuelta, la latencia, la fluctuación, los retrasos y la puntuación media de opinión (MOS).

El sensor Cisco CBQoS sigue las implementaciones de calidad de servicio basadas en clases. CBQoS es una metodología de colas y si quiere implementarla, va a tener que hacer un seguimiento de más puntos de entrada a sus routers y switches. Se crean al menos tres colas virtuales para cada dispositivo, por lo que hay mucho más que supervisar.

PRTG es capaz de configurarse y mapear toda su infraestructura de red automáticamente. Sin embargo, las implementaciones de QoS requieren la toma de decisiones, por lo que va a tener que configurar el método usted mismo decidiendo qué tipos de tráfico de red priorizar.

Paessler le permite utilizar PRTG de forma gratuita si sólo activa un máximo de 100 sensores. Si vas más allá, puedes obtener una prueba gratuita de 30 días del sistema, incluyendo el monitor de QoS.

¿Cómo se configura la QoS?

Los routers y switches por cable que se pueden configurar para priorizar protocolos suelen tener acceso a suites de software de gestión de routers. Todo el proceso de configuración de su preferencia de QoS es un asunto bastante sencillo que implica:

• Ingresar en la aplicación y conectarse al concentrador o conmutador a través de ella
• Navegar hasta el menú de configuración de QoS
• Configurar las preferencias de prioridad de los paquetes

Y así de sencillo, los paquetes multimedia podrán atravesar las redes sin problemas. Los ingenieros de redes más expertos pueden realizar todas las tareas mencionadas anteriormente a través de interfaces de configuración de línea de comandos.

¿Cómo se priorizan los paquetes RTP?

La priorización de paquetes de QoS puede realizarse mediante dos métodos principales:

• Clasificación: Este eficaz método identifica los tipos de paquetes y asigna su prioridad marcándolos. La identificación puede realizarse mediante ACL (listas de control de acceso), implementaciones de LAN que utilizan CoS (clase de servicio) o con la ayuda de conmutadores que utilizan marcas de QoS basadas en hardware.
• Colas: Las colas son búferes de memoria de alto rendimiento que se encuentran en los routers y conmutadores. Los paquetes que pasan por ellas se mantienen en áreas de memoria dedicadas mientras esperan a ser enviados en su camino. Cuando a los protocolos, como el RTP, se les asigna una prioridad más alta, se mueven a una cola dedicada que empuja los datos a un ritmo más rápido, reduciendo así las posibilidades de que se pierdan. Las colas de menor prioridad no se permiten este lujo.

Una cosa importante que hay que recordar aquí es que las marcas de prioridad de un paquete sólo son válidas dentro de la red en la que se ha creado. Una vez que sale de la red, los propietarios de la red receptora determinarán su nueva prioridad.

Pensamientos a tener en cuenta a la hora de priorizar los paquetes

Algunos pensamientos y consejos que pueden ayudar a la hora de decidir cómo priorizar los paquetes incluyen:

• En general, es una buena idea tener las marcas de prioridad asignadas por los dispositivos más cercanos a la fuente de los datos Esto asegura que los paquetes viajan a través de toda la red con la prioridad correcta.
• El dispositivo de elección para marcar los paquetes entrantes que siempre debe ser switches. Esto se debe a que estos dispositivos pueden equilibrar la carga del tráfico en la red y compartir la carga con otros conmutadores, reduciendo así la carga de sus CPUs.
• El tráfico entrante es casi siempre mayor que el que se dirige en dirección contraria. Los proveedores de ISP normalmente asignan menos ancho de banda al tráfico saliente de sus clientes, y es ahí (en la ruta de red saliente) donde hay que aplicar principalmente la QoS.
• Cisco tiene una recomendación sobre cómo deben marcarse los paquetes, tal y como se muestra en este diagrama:



Por último, el éxito de una implementación de la QoS depende siempre de la calidad de la política que rige cómo se clasifican, marcan y ponen en cola los paquetes. La política debe ser cuidadosamente redactada para que la implementación de la QoS sea un éxito.

Para qué no usar la QoS

Después de leer sobre la QoS podría parecer un elixir mágico que puede curar todos los males que causan la congestión de la red. Bueno, hasta cierto punto, puede hacer que la mayoría de las comunicaciones RTP sean más suaves y que parezca que ha agilizado el tráfico en una red. Desafortunadamente, no es una solución completa para todos los problemas de la red.

La QoS nunca debe utilizarse para los siguientes propósitos:

Aumentar el ancho de banda

Aunque la QoS ayuda a racionalizar la prioridad de los paquetes RTP y hacer que parezca que la red ha aumentado repentinamente su ancho de banda, nunca debe interpretarse como tal. La QoS nunca debe utilizarse como una herramienta para «aumentar el ancho de banda» cuando lo único que hace es utilizar los recursos existentes de forma un poco más eficiente (y a favor de los paquetes RTP).

En su lugar, considere la posibilidad de buscar el almacenamiento en caché de los archivos para disminuir la cantidad de datos que van y vienen. Si eso no funciona, entonces podría significar que se han alcanzado los límites de ancho de banda prescritos. Cuando una empresa alcanza sus límites de banda ancha, lo único viable es salir a comprar más, no utilizar la QoS.

Desatascar la red

Si se deja que las aplicaciones no autorizadas se ejecuten y acaben acaparando el ancho de banda de la red, implementar la QoS no es la solución. Aunque las llamadas de Skype finalmente comiencen a pasar, la QoS no habrá abordado el problema de fondo. A la larga, las aplicaciones no autorizadas se tragarán todos los recursos disponibles, agotando los beneficios de la QoS.

Una solución que podría funcionar en este caso sería localizar las aplicaciones que consumen recursos y cerrarlas o reprogramarlas para que se ejecuten fuera de horario.

De nuevo, el propósito de configurar la QoS en una red es asegurarse de que las llamadas de vídeo y audio en streaming no se retrasen (o incluso se pierdan) debido a una red congestionada. No es una herramienta que pueda aumentar realmente el ancho de banda. Tampoco puede hacer un túnel a través de una red congestionada.

Una buena implementación de la QoS mejorará la calidad y la velocidad de los datos de misión crítica optimizando el ancho de banda asignado y facilitando el etiquetado de los paquetes para que sean identificados y se les asignen sus prioridades. Utiliza el ancho de banda disponible, no lo amplía.

La QoS en las preguntas frecuentes de las redes

¿Cuál es la diferencia entre la QoS y el estrangulamiento de la red?
El estrangulamiento, que también se conoce como vigilancia, implica el establecimiento de un límite general para el rendimiento del tráfico y la eliminación del exceso de tráfico. La QoS es un método que prioriza unos tráficos sobre otros y utiliza colas, maximizando así el ancho de banda para algunos tráficos a expensas de otros.
¿Cuál es el papel principal del DSCP en la QoS?
El punto de código de servicios diferenciados (DSCP) aparece en las cabeceras de los paquetes. Es una oportunidad a nivel de paquete para solicitar una prioridad al software de gestión de la QoS en los dispositivos de red. Los administradores de red pueden optar por activar o desactivar la detección de DSCP en el dispositivo, por lo que este valor puede ser ignorado en favor de un método de cola de la QoS diferente.
¿Puede explicar la conformación del tráfico en la QoS?
La conformación del tráfico es un método utilizado por la QoS para obtener el mejor valor de la capacidad de la red. Todas las redes experimentan picos de demanda y la planificación tradicional de la capacidad exige el suministro de ancho de banda al nivel máximo más un margen de seguridad. La conformación del tráfico de la QoS introduce ligeros retrasos en cierto tráfico para permitir que una red con menos capacidad que la demanda máxima pueda atender todo el tráfico.
Atribuciones de las imágenes:
1. Imagen destacada de John Carlisle en Unsplash
2. «Estelas de luces rojas y blancas de coches en una autopista urbana de noche en Röddingsmarkt» por CBX. en Unsplash
3. Diseño de red mixta – Wikimedia, dominio público
4. «Resumen del analizador de tráfico Netflow» – captura de pantalla tomada el 28/05/2018
5. «Recomendaciones de marcado de la línea base de QoS de Cisco» – Cortesía de Cisco Systems, Inc. No se permite el uso no autorizado (Imagen capturada el 28/05/2018)