La calidad de servicio (Quality of Service, QoS) busca minimizar el problema de la congestión en las Redes de Datos.
“El santo grial de las redes de computadoras es diseñar una red que tenga la flexibilidad y el bajo costo de la internet, pero que ofrezca las garantías de calidad de servicio extremo a extremo de la red telefónica”. - S. Keshav.
La calidad de servicio busca mantener sana la red: esto significa distintas cosas para los administradores, ISPs, vendedores, usuarios, etc. Muchas veces se trata de que la red se mantenga predecible, similar a dar garantías del servicio.
La calidad de servicio implica un conjunto de tecnologías para diferenciar la asignación de recursos en la subred entre distintas clases de servicio, proveyendo control de congestión, bajo retardo, y máxima utilización de la capacidad disponible.
Los Acuerdos de Nivel de Servicio o Service Level Agreements (SLA) son útiles para plasmar los requisitos de disponibilidad, ancho de banda, pérdida de paquetes, latencia, etc.
La QoS es útil cuando hay congestión moderada, para evitar llegar a una congestión fuerte.
La QoS es principalmente importante en aplicaciones de tiempo real, o sensibles a retardos. El jitter es la variación en el retardo, lo que es problemático para aplicaciones de streaming.
Los mecanismos de QoS tienen tres componentes:
- QoS en cada nodo.
- Señalización de QoS.
- Políticas, gestión, y contabilidad.
Se aplican políticas para:
- Admisión y clasificación (hay inequidad entre paquetes).
- Modelado y conformación de tráfico.
- Encolamiento.
- Descarte.
El traffic shaping es un mecanismo para adaptar un flujo de entrada variable (con ráfagas) a un flujo de salida constante. Hay dos técnicas:
- Leaky bucket: repite paquetes a intervalos constantes. Si se desborda, los descarta.
- Token bucket: respeta las ráfagas. Si no hay fichas (tokens), los paquetes esperan.
Políticas de encolamiento:
- FIFO: no permite QoS.
- PQ: Priority Queuing. Puede producir inanición.
- FFQ: favorece paquetes pequeños.
- WFQ: combina las anteriores, pero no escala bien.
- CBQ: basada en clases para mayor granularidad.
Políticas de descarte para evitar la congestión:
- FIFO: no permite QoS.
- RED: Random Early Detection. Descartes probabilísticos.
- WRED: RED con prioridades basadas en QoS.
- RIO: Red con un umbral para entradas y otro para salidas.
- AQM: Active Queue Management.
TCP con ECN (Explicit Congestion Notification), que aprovecha los 8 bits del campo TOS del header IP, es un ejemplo de AQM. Los Enrutadores notifican al origen TCP de una congestión incipiente. RFC 3168.
IntServ y DiffServ son propuestas para implementar QoS.
Policy Routing
El “problema del pez” se resuelve con ingeniería del tráfico.
Con IP, el ISP no puede controlar en X que solo el tráfico desde A vaya por la ruta de alta capacidad. Multi Protocol Label Switching (MPLS) consiste en insertar etiquetas al acceder al núcleo de la red para así tener una conmutación rápida.
Label Switching Routers
Los Label Switching Routers (LSR) son routers centrales que pueden conmutar etiquetas. Pueden ser:
- Interiores.
- De frontera de ingreso: ponen etiquetas.
- De frontera de egreso: sacan etiquetas.
Los LSR encaminan paquetes en función del valor de la etiqueta MPLS. Esto permite combinar QoS con el enrutamiento, mediante la asignación dinámica de recursos.
La ingeniería del tráfico es un área que está en constante desarrollo.