unidad2 qos 2012

8/2/2019 Unidad2 QoS 2012

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Redes Convergentes

Ing. Israel Emilio Salas Meléndez

Enero 2011

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Actividad 3: Resumen en Equipo (30%)

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Los protocolos de capa de aplicación (capa 7)soportados por el protocolo TCP posen el

mecanismo de transmisión que asegura laentrega de los paquetes (http, smtp, etc).

El trafico UDP se asocia generalmente a lasaplicaciones en tiempo real (como streamingy voz), en donde la retransmisión no esfactible y las perdidas son menos tolerables.

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Existen algunas restricciones en los recursos dered que no pueden evitarse durante la

transmisión de datos. Estas incluyenlimitaciones tecnológicas, costos ydisponibilidad del servicio de ancho de banda.Cuando se producen intentos de

comunicaciones simultáneas en la red, lademanda de ancho de banda puede exceder sudisponibilidad, con una correspondiente

perdida de paquetes.

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En la mayoría de los casos, cuando el volumende paquetes es mayor de lo que se puede

transportar en la red, los dispositivos colocanlos paquetes en cola (en la memoria) hasta quehaya recursos disponibles para transmitirlos.Los paquetes en cola provocan retrasos. Si elnúmero de paquetes en cola continúaaumentando, las colas de la memoria se llenany los paquetes son descartados.

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Para asegurar la QoS se requiere de un grupode técnicas para priorizar los paquetes de

algunas aplicaciones a expensas de otrospaquetes que puedan retrasarse odescartarse; esto quiere decir que QoS daprioridad al trafico mas sensible.

QoS ofrece la posibilidad de tener ancho debanda dedicado y administración del traficopara evitar la congestión de la red.

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Uso de colas (queuing) para priorizar la comunicación

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Para las aplicaciones comunes de red(servicios de archivos e impresión, internet y

e-mail) la entrega best-effort (mejoresfuerzo) del protocolo IP puede seradecuado. No obstante para organizacionesque buscan integrar VoIP y videoconferencias, es esencial que QoS estepresente en el diseño de la red.

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Algunos problemas de desempeño deaplicaciones en la red pueden ser resueltoscon la implementación de QoS, obviamente

QoS no resuelve todos los problemas. Paraasegurar el desempeño QoS manipula lassiguientes características de la red:

El Ancho de banda disponible (bandwidth) El Retardo de extremo a extremo (delay)

Las Variaciones en el retardo (jitter)

La Perdida de paquetes (packet loss)

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La falta de ancho de banda hace que lasaplicaciones se degraden debido al retraso y a

la perdida de paquetes. Es posible resolver estos problemas con las

siguientes herramientas:

Incrementar el ancho de banda

Usar mecanismos de QoS de clasificación ymarcado, así como mecanismos de encolamiento.

Usar técnicas de compresión.

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En algunos casos el ancho de banda es igual ala velocidad del enlace físico, el clock rate o la

interface. El clock rate define la tasa de bits en la capa

1, mientras que bandwidth indica el ancho debanda disponible en una interface para los

procesos del IOS. En un router Cisco el anchode banda por default en una interface seriales de 1.544Mbps (equivalente a un T1).

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Retardo (delay). Tiempo que tarda unpaquete en viajar desde el origen hasta el

destino (de extremo a extremo). Los retrasos en al red son de 4 tipos:

Retrasos de procesamiento

Retrasos de encolamiento

Retrasos de serialización

Retrasos de propagación

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Variación del retraso ( jitter). Se producecuando los paquetes llegan al destino a

velocidades diferentes a las que se emitierondesde el origen. Algunas técnicas para reducir el jitter son:

Incrementar el ancho de banda

Priorizar los paquetes sensitivos

Usar técnicas de compresión

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Perdida de paquetes (packet loss). Paquetesque no llegan al destino como resultado deerrores en la red, frames corrompidos o redescongestionadas.

Métodos para reducir o evitar el packet loss: Incrementar el ancho de banda

Modificar el tamaño del buffer por default

Proporcionar ancho de banda garantizado

Descarte de paquetes de forma aleatoria antes deque se llenen las colas

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Actividad 4: Quiz (20%)

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La compresión de datos mejora el ancho debanda (con su respectivo procesamiento).

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El control de admisión de llamadas (CAC)decide si se puede aceptar otra llamada de vozo video, evitando la degradación del servicio.

Las herramientas de colas (queuing tools)permiten reservar ancho de banda.

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Existen varias soluciones para el tail dropped(descarte de paquetes por llenado de cola),

una es agrandar las colas (aumenta elretardo), el descarte de paquetes antes de quese llenen las colas y la otra es que losdispositivos de envío lo hagan maslentamente antes de que se llenen las colas(reduciendo la ventana en un 50%).

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Esta categoría abarca 2 temas relacionados:compresión y fragmentación. La compresión

puede ser del payload o del encabezado La compresión del payload puede ubicarse

entre 2:1 y 4:1 La compresión de encabezados IP/UDP/RTP

comprime un encabezados de 60 bytes entre22 y 24 bytes. Sin embargo, en paquetesgrandes no se provee mucha mejora, debido a

que el encabezado es pequeño

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La otra herramienta de enlace eficiente es lafragmentación del enlace y el intercalado (LFI)

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Practica 1:

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Actividad 5: Lectura en clase

Quiz 20% unidad 3 (con Resumen)

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El estándar ITU G.114 considera el retardo de0-150 ms como aceptable. Cisco lo considera

aceptable de 0–

200ms Con un retardo de 150-400 ms se degrada el

servicio y +400 ms el retardo es inaceptable.

Nota: Los teléfonos IP de Cisco usan los códecsG.711 y G.729 con 20 ms de voz en paquetesRTP.

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Los paquetes de video pueden serclasificados en 2 categorías principales:

Video Interactivo. Incluye H.323 compatiblecon los sistemas de video conferencias (usaRTP para su transmisión).

Video no interactivo. Incluye los servicios

típicos de video e-learning y mediosstreaming (usan H.323 o RTSP para laconfiguración de la llamada y la descarga, yRTP o RDT para el payload del video.

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Antes que la video conferencia pueda ocurrir, sucede: La unidad de video conferencia debe ejecutar la configuración de la llamada

Se deben de establecer 2 streams RTP (uno para el audio y otro para el video)

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Códec Kbps

G711 PCM 64G.726 ADPCM 32

G.729 8

G.723.1 5.3

Códec Kbps

MPEG-1 500 a 1500kbpsMPEG-2 1.5 a 10Mbps

MPEG-4 28.8 a 400kbps

H.261 100 a 400kbps

VOZ VIDEO

Nota: El ancho de banda es solopara el payload (voz digitalizada),no incluye los encabezados

Nota: El video de alta calidadrequiere aproximadamente768kbps.

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Cisco recomienda configurar 20% mas que elpromedio de ancho de banda para el video.

Cisco recomienda reservar no mas del 33% del

enlace para el trafico de video. El tamaño de las colas esta medido en el

numero paquetes que puede almacenar (pps) Algunas configuraciones de las herramientas

de colas pueden afectar el ancho de bandarequerido (kbps), así como la tasa de paquetes(pps).

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Significa que no hay QoS aplicado, de maneraque todos los paquetes dentro de la red

reciben el mismo trato independientementedel tipo que sean. No hay que hacer nada para su

implementación. Su desventaja es que no es posible garantizar

ningún tipo de servicio a ninguna aplicación.

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Fue el primer modelo que proporciono QoS,basado en la señalización explicita y reservade recursos de la red para las aplicaciones quelo necesitan. El protocolo usado para laseñalización es el RSVP (ResourceReservation Protocol). Cuando una aplicación

tiene un requerimiento de ancho de bandaRSVP va salto por salto intentado hacer lareserva solicitada, en donde podrá operar sí el

elemento tienen los recursos suficientes.

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Para su implementación satisfactoria sedeben de habilitar otros servicios.

Beneficios: el control de admisión de recursosde extremo a extremo, políticas de control deadmisión por petición y señalización denúmeros de puertos dinámicos.

Desventajas: cada flujo activo necesitaseñalización continua, usando recursos extra,haciendo que no sea un modelo escalable

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Es el modelo actual y ha sido desarrolladopara suplir las deficiencias de suspredecesores.

Usa PHB (Per-Hop Behavior) para programarel nivel de servicio que recibirá cada clase detrafico en cada salto

Ventajas: su escalabilidad y capacidad parasoportar muchos tipos de niveles de servicios

Desventajas: el servicio no es absolutamente

garantizado y es mas complejo de configurar

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El proceso de planeación e implementación depolíticas de QoS sugiere 3 pasos:

1. Identificar el trafico (su importancia para elnegocio) y sus requerimientos2. Dividir el trafico en clases (se refiere a uno

o mas tipos de trafico con la misma clase

de servicios)3. Definir las políticas (acciones) de uso para

cada clase

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El numero de clases de servicio puede diferir deun lugar a otro. Sin embargo, para la voz y el

video, se tendrán al final 3 tipos de clases: Uno para el payload de voz Uno para el payload de video Uno para ambos tráficos de voz y video

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Para los datos podrá finalizar con una o dosclases de servicios o mas. Cisco selecciona lassiguientes clases:

Misión Critica. Típicamente interactiva y deprimordial importancia para la organización

Transaccional. Interactiva y de importancia

para el negocio Best-Effort. Navegación web, e-mail y otro

trafico sin especificar

Restante. Trafico de menor importancia

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Se debe marcar el encabezado IP y no el deenlace de datos, por que el encabezado IP esmantenido a través de la red.

Las 2 marcas comúnmente empleados son elcampo de prioridad IP y el campo DSCP(Differentiated Service Code Point).

Una vez marcado el trafico, las herramientaspueden diferenciar los paquetes y realizar lasacciones necesarias.

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Las herramientas basadas en clase puedenusar reglas complejas para clasificar los

paquetes como: la coincidencia con unasubred, la interface de entrada, la URL deltrafico web y cualquier otra coincidenciaque se pueda realizar con una ACL. En pocas

palabras son mas funcionales, pero requierende un mayor trabajo.

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En una LAN los paquetes deberían marcarseantes de llegar al primer router, esto

generalmente debería de ocurrir en losswitches, los teléfonos IP o las computadorasde los usuarios; usando los campos deprioridad IP o DSCP

Muchos ISP permiten a sus clientes especificarque tipo de trafico debe de recibir mejorservicio de QoS.

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Aunque todos los ISP tienen las mismascategorías en general, es difícil una

coincidencia efectiva entre todos, debido aque cada ISP tiene diferentes clientes yproveedores. Por lo que se recomienda usarcategorías en general, como: voz, video,

señalización de voz/video, datosimportantes y no tan importantes

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En IP, los primeros 3 bits delbyte ToS, fueron definidoscomo Prioridad IP, paraimplementar clases deservicios.

El byte ToS incluye un

campo para especificar eltipo de retardo.

ToS se usa rara vez.

Prioridad Binario

0 000

1 001

2 010

3 011

4 100

5 1016 110

7 111

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RFC 1394 redefine el campo ToS por el campo DS(Differentiated Service), con 6 bits para diferenciar losservicios y 2 bits para el control de flujo en el modelo

DiffServ. CIP Precedence ToS Field Unused

ToS Byte

DS Field

DSCP ECN

IP HeaderBefore DiffServ

IP HeaderAfter DiffServ

0-2 3-6 7

0-5 6-7

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Algunas versiones de IOS nosoportan DiffServ, por loque los valores de DSCPproveen compatibilidad conla prioridad de ToS.

El valor 0 de prioridad IP

implica un lento servicio y 7el mejor servicio. El Selectorde Clases sigue una lógica

similar.

Selectorde Clase

DSCP

Default 000000

CS1 001000

CS2 010000

CS3 011000

CS4 100000

CS5 101000

CS6 110000

CS7 111000

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Los conceptos de diseño de RFC 2597 y AF PHB(aseguramiento por salto) pueden resumirse:

Uso de 4 diferentes colas por cada clase. Uso de 3 diferentes limites de congestión en cada

cola para determinar cuando inicia el descarte delos diferentes tipos de paquetes.

Para el marcado son necesarios 12 valores de DSCP,los nombres de estos valores inician con AF(Assured Forwarding).

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ClaseBajaprobabilidadde descarte

Medianaprobabilidadde descarte

Altaprobabilidadde descarte

Clase 1 AF11 / 001010 AF12 / 001100 AF13 / 001110Clase 2 AF21 / 010010 AF22 / 010100 AF23 / 010110

Clase 3 AF31 / 011010 AF32 / 011100 AF33 / 011110

Clase 4 AF 41 / 100010 AF42 / 100100 AF43 / 100110

Los primeros 3 bits especifican la clase, mientrasque los siguientes 3 especifican la probabilidad dedescarte.

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RFC 2598 define el envió acelerado de bajalatencia mediante un único valor de DSCP

denominado EF (Expedited Forwarding) parael trafico mas importante, cuyos paquetesdeberían de minimizar su retardo, jitter y losshasta garantizar el ancho de banda requerido

para la clase.

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Valores que puede tomar DSCP en el modeloDiffServ, para especificar las clases de trafico

PHB Descripción DSCPBest Effort Trafico sin QoS BE (default)

ClassSelector

Usa 8 valores compatiblescon la Prioridad IP de ToS

CS1, CS2, CS3, CS4, CS5,CS6, Cs7

AssuredForwarding

Usa 4 clases con 3 tipos deprioridad de descarte

AF11, AF12, AF13, AF21,AF22, AF23, AF31, AF32,AF33, AF41, AF42, AF43

Expedited

Forwarding

Especifica el trafico de

mayor prioridad

EF

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Para implementar QoS existen 3 comandos: El comando class-map define los parámetros

de coincidencia para la clasificación de lospaquetes en clases de servicios

las acciones de los PHB son configuradas bajoel comando policy-map

Debido a que MQC opera sobre los paquetesque entran o salen de una interface, el policymap necesita ser habilitado en una interface

usando el comando service-policy

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Comandos MQC y sus relaciones

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AutoQoS permite generar los comandos deconfiguración de QoS de forma automática.

Actualmente se usa AutoQoS Discovery,capaz de analizar el trafico de la red paraposteriormente generar clases de traficobasadas en ese análisis.

Adicionalmente según el tipo de interfacepodrá añadir características comofragmentación, interleaving y otras.

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Clasificación. Descubre de forma automáticaaplicaciones y protocolos usando NBAR y, sesirve de CDP para saber si hay teléfonos IP.

Generación de Políticas. Proporciona eltratamiento adecuado al trafico previamenteclasificado. También contempla opciones

como fragmentación, compresión, etc. Configuración. Solo se necesita el comando

auto qos en la interface elegida

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Antes de poder usar AutoQoS hay que tenerla seguridad de tener CEF (Cisco ExpressForwarding) habilitado (por default lo está) yque cada interface posea el ancho de bandacorrecto, especialmente las interface WAN.

CEF usa la tabla de enrutamiento de capa 3

de los switches multicapa para conmutarpaquetes rápidamente

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Router(config)# ip cef

Router(config)# Interface serial 1 /0

Router(config-if)# Bandwidth 1024

Router(config-if)# Ip address 10.1.1.1 255.255.255.0

Router(config-if)# Auto qos voip

Auto qos voip pertenece a la primerageneración de AutoQoS. Para usar Auto QoS

for Enterprise primero se debe utilizar elcomando auto discovery qos para analizar ydescubrir el trafico, y después el comando

auto qos para terminar la configuración.

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