¿Qué es la calidad de servicio (QoS) en redes y cuáles son sus beneficios?

La gestión de redes puede ser un trabajo caótico. Diversas clases de tráfico pueden luchar entre sí por el limitado ancho de banda de red. Sin una estrategia de calidad de servicio (QoS), el resultado puede ser aplicaciones web más lentas o incluso ocasionar la caída total de uno o más servicios. Suponemos que no es necesario explicar por qué esto es malo.

¿Pero qué es la calidad de servicio (QoS) en redes? ¿Cómo es que ayuda en la gestión y mantenimiento de redes? A lo largo de este blog, ofreceremos las respuestas.

¿Qué es la calidad de servicio (QoS) en redes?

La calidad del servicio —también llamada QoS o Quality of Service— es un conjunto de técnicas que tienen como fin garantizar el rendimiento óptimo para los diferentes tipos de tráfico. Esto asegura diversos niveles de garantía de servicio. En otras palabras, es una metodología.

Antes de explicar cómo funciona la calidad de servicio (QoS) en redes, es necesario definir la unidad básica a partir de la que funciona el envío de datos en cualquier red.

¿Qué son los paquetes?

En términos simples, un paquete es la porción de un mensaje. Este último puede ser un texto, una imagen, un audio o cualquier otro tipo de archivo. Al ser enviados, estos archivos son divididos. Estas porciones pueden ir desde datos hasta bits dependiendo de la capa del modelo OSI en la que se encuentren. Aquí son marcados para ser categorizados y rearmados al llegar a su destino. De esta forma, el paquete es una unidad de datos que pertenece a la Capa de Red y compone el llamado tráfico de red.

¿Pero qué pasa cuando dichos paquetes se pierden o no llegan en orden?

¿Qué es la pérdida de paquetes? 

Cuando tenemos demasiados datos circulando al mismo tiempo —como por ejemplo, un número de aplicaciones que consumen mucho ancho de banda porque corren paralelamente en la red—, ocasiona congestión debido al gran volumen de tráfico. Dicha congestión es la que genera la pérdida de paquetes durante la transmisión de datos.

Una pérdida de paquetes pequeña no solo es inofensiva en la mayoría de las redes, sino esperada en las más grandes. Tal no es el caso cuando ocurre una pérdida de paquetes severa. Esta puede provocar que la eficiencia de la transmisión de los datos se vea afectada. Aquí es donde entra la calidad de servicio (QoS).

La tasa de pérdida de paquetes debe ser controlada dentro de cierto rango durante la transmisión de datos para evitar que la experiencia del usuario se vea perjudicada. No menos importante, QoS permite escoger qué paquetes se pueden descartar.

Objetivos y beneficios de la calidad de servicio (QoS) en redes 

El fin de QoS es optimizar el uso de la red, priorizando, clasificando y asignando cierto tráfico con base en los objetivos del negocio. Esto no solo garantiza un alto rendimiento del tráfico, sino que permite controlarlo con una capacidad limitada.

No obstante, cabe recordar que cada organización es distinta. Sus objetivos pueden variar. En consecuencia, este proceso puede variar para cada empresa.

Al garantizar un alto rendimiento de las aplicaciones y servicios críticos, QoS se convierte en un factor vital a la hora de determinar qué tan efectivamente se está empleando el ancho de banda en una red WAN, LAN, WLAN e incluso en entornos virtualizados o de nube.

QoS es clave para mejorar la experiencia del usuario (SLA). Esto se debe a que permite detectar, anticipar y corregir problemas que afecten el tráfico de la red.

¿Cómo funciona la calidad de servicio (QoS) en redes?

Las tecnologías de red que emplean QoS priorizan, marcan y asignan paquetes de acuerdo al tipo de servicio. También se configuran routers para crear colas virtuales separadas para cada aplicación. Como se mencionó, esto depende de su importancia para el negocio.

Como explican Huawei, dichas tecnologías proporcionan la capacidad y asignación de manejo a flujos específicos en el tráfico. Estas funciones permiten que los administradores de red decidan el orden en el que los paquetes son gestionados y la cantidad de ancho de banda dedicada a cada aplicación o flujo de tráfico de red.

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Lo anterior requiere configurar los dispositivos de red para que diferencien distintos tipos de tráfico y luego tomen acciones frente a los mismos. 

• Recibe paquetes en su interfaz de ingreso, los examina y clasifica el tráfico. La Clase de Servicio (CoS), que marca un flujo de datos en el encabezado de la trama de Capa 2, es uno de los métodos más utilizados. Sin embargo, no es el único. Tal como señala 

• Servicios integrados (IntServ): utiliza el protocolo de reserva de recursos (RSVP) para indicar explícitamente las necesidades de QoS del tráfico de una aplicación a lo largo de los dispositivos en la ruta de extremo a través la red. Si todos los dispositivos de red a lo largo de la ruta pueden reservar el ancho de banda necesario para su debido funcionamiento, la aplicación de origen puede comenzar a transmitir.

  • Servicios diferenciados (DiffServ): está enfocada en el agregado y aprovisionamiento de QoS. En lugar de indicar los requisitos de QoS de una aplicación, emplea un Punto de código DiffServ (DSCP) en el encabezado IP para indicar los niveles de QoS requeridos.

  • Si se configura un regulador opcional, este limita o asigna el tráfico a una clase diferente.

  • Las colas retienen paquetes mientras esperan recursos de transmisión.

  • El programador saca los paquetes de las colas y los transmite en el orden configurado por el programador.

  • Si hay un modelador configurado, modela el tráfico según la tasa configurada.

  • Si se configura la observación, el dispositivo observa el valor del campo DS del encabezado IP para que el próximo dispositivo que reciba el paquete sepa cómo clasificarlo.

¿Qué son las colas?

¿Recuerdan cuándo mencionamos que la calidad de servicio (QoS) permite escoger qué paquetes se pueden descartar? Las colas son el proceso que gestiona esta función.

Consisten en buffers de memoria de alto rendimiento en routers y switches. Los paquetes que pasan por estos dispositivos se almacenan en áreas de memoria dedicadas. Cuando se asigna prioridad a un paquete, este se mueve a una cola que envía los datos a mayor velocidad. Esto reduce la probabilidad de que se descarte.

Por ejemplo, las empresas pueden establecer una política para priorizar el tráfico de voz sobre la mayor parte del ancho de banda. El router o switch moverá los paquetes y tramas de este tráfico al principio de la cola y los transmitirá inmediatamente.

¿Para qué se utiliza la calidad de servicio (QoS) en redes?

Típicamente, QoS es aplicada a redes que lidian con tráfico para sistemas que consumen muchos recursos. Los servicios que normalmente la requieren incluyen Televisión por Protocolo de Internet (IPTV), videojuegos en línea, streaming, videoconferencias, video bajo demanda (VOD) y voz sobre protocolo de internet (VoIP).

Convenientemente, QoS no solo sirve para optimizar el rendimiento de las aplicaciones en la red. También permite tener visibilidad sobre la misma. Esto incluye información de valor como la tasa de bits, la latencia, la fluctuación y la tasa de paquetes. Lo anterior permite gestionar el tráfico de su red e incluso cambiar la forma en que se enrutan los paquetes en el internet u otras redes con el fin de evitar un retardo de transmisión.

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QoS es clave para el funcionamiento de:

• Aplicaciones de voz y video

• Email

• Aplicaciones interactivas

• Procesos batch

• Compras en línea

Estas aplicaciones son inelásticas. Tienen requerimientos mínimos de ancho de banda, límites máximos de latencia, y una alta sensibilidad a las fluctuaciones. Casualmente, estas aplicaciones suelen ser críticas para el negocio. Por eso resulta vital garantizar su buen rendimiento, incluso en periodos de congestión en la red.

En un próximo blog, explicaremos los diferentes tipos de tráfico. Entre estos se encuentra el ancho de banda, la latencia y las fluctuaciones. También presentaremos los componentes clave a la hora de implementar la calidad de servicio (QoS) en redes.