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Guía de administración del sistema: servicios IP

Capítulo 32 Introducción a IPQoS (Descripción general)

IP Quality of Service (IPQoS) permite priorizar, controlar y realizar un seguimiento de las estadísticas de control. Utilizando IPQoS, puede ofrece un nivel de servicio estable a los usuarios de la red. También puede administrar el tráfico para evitar que se congestione la red.

A continuación puede ve runa lista de temas de este capítulo:

Conceptos básicos de IPQoS

IPQoS posibilita la arquitectura de servicios diferenciados (Diffserv) definida por el grupo de trabajo de servicios diferenciados de IETF (Internet Engineering Task Force). En Oracle Solaris, IPQoS se implementa en el nivel de IP de la pila de protocolo TCP/IP.

¿Qué son los servicios diferenciados?

Utilizando IPQoS, puede proporcionar diferentes niveles de servicio de red para clientes seleccionados y aplicaciones específicas. Los diferentes niveles de servicios se denominan servicios diferenciados. Los servicios diferenciados que se proporcionan a los clientes pueden estar basados en una estrucutra de niveles de servicio que su compañía ofrezca a los clientes. También puede ofrecer servicios diferenciados según las prioridades definidas para aplicaciones o usuarios de la red.

Para proporicionar calidad de servicio se deben llevar a cabo las siguientes actividades:

Funciones de IPQoS

IPQoS proporciona las siguientes funciones:

Dónde obtener más información sobre la teoría y práctica de la calidad del serivicio

Puede obtener información sobre servicios diferenciados y calidad del servicio de diferentes fuentes impresas y en línea.

Libros sobre la calidad del servicio

Si necesita más información sobre la teoría y la práctica de la calidad del servicio, consulte los siguientes libros:

Petición de comentarios (RFC) sobre la calidad de servivio

IPQoS cumple las especificaciones descritas en las siguientes RFC y borradores de Internet:

Sitios web con información sobre calidad del servicio

El grupo de trabajo sobre servicios diferenciados del IETF mantiene un sitio web con vínculos a borradores de Internet sobre Diffserv: http://www.ietf.org/html.charters/diffserv-charter.html.

Los fabricantes de enrutadores, como Cisco Systems y Juniper Networks, proporcionan información en sus sitios web corporativos sobre cómo implementar servicios diferenciados en sus productos.

Páginas de comando man de IPQoS

La documentación de IPQoS incluye las siguientes páginas man:

Proporcionar calidad de servicio con IPQoS

Las funciones IPQoS permiten a los proveedores de Internet (ISP) y proveedores de aplicaciones (ASP) ofrecer diferentes niveles de servicio de red a los clientes. Estas funciones permiten a las empresas e instituciones educativas priorizar servicios para organizaciones internas o aplicaciones principales.

Utilización de acuerdos de nivel de servicio

Si su organización es un ISP o ASP, puede basar la configuración IPQoS en el acuerdo de nivel de servicio (SLA) que la empresa ofrezca a sus clientes. En un acuerdo SLA, un proveedor garantiza a un cliente un nivel de servicio de red específico según cateogorías de precios. Por ejemplo, un acuerdo SLA de máxima calidad garantiza que el cliente reciba la prioridad máxima para todos los tipos de tráfico de red 24 horas al día. Del mismo modo, un acuerdo SLA de calidad media garantiza que el cliente reciba prioridad máxima para el correo electrónico durante el horario de negocios. Y el resto de tráfico puede recibir prioridad media 24 horas al día.

Garantizar la calidad de servicio para una organización específica

Si su organización es una empresa o una institución, también puede proporcionar funciones de calidad de servicio para la red. Puede garantizar que el tráfico de un grupo específico o de una aplicación determinada reciba un grado de servicio mayor o menor.

Introducción a la directiva de calidad de servicio

Para utilizar la calidad de servicio es necesario definir una directiva de calidad de servicio (QoS). La polítca QoS define varios atributos de red, como prioridades de clientes o aplicaciones, y acciones para tratar diferentes categorías de tráfico. La directiva QoS de la organización se define en un archivo de configuración IPQoS. Este archivo configura los módulos IPQoS que residen en el núcleo de Oracle Solaris. Un host con una directiva IPQoS se considera un sistema con IPQoS.

Normalmente, la directiva QoS define lo siguiente:

Cuando los paquetes se transfieren a la red, el sistema con IPQoS evalúa los encabezados de los paquetes. La acción que realiza el sistema IPQoS la determina la directiva QoS.

Las tareas para diseñar la directiva QoS se describen en la sección Planificación de la directiva de calidad de servicio.

Mejorar la eficacia de la red con IPQoS

IPQoS incluye funciones que facilitan la mejora del rendimiento de la red al utilizar la calidad de servicio. Con la expansión de las redes informáticas, también aumenta la necesidad de administrar el tráfico de red generado por el número creciente de usuarios y los procesadores más potentes. Algunos de los síntomas de una red saturada son la pérdida de datos y la congestión del tráfico. Ambos síntomas dan como resultado tiempos de respuesta lentos.

En el pasado, los administradores de sistemas solucionaban los problemas de tráfico de red añadiendo más ancho de banda. A menudo, el nivel de tráfico de los vínculos variaba de manera notable. Con IPQoS, puede administrar el tráfico de la red y determinar con fácilidad si es necesario realizar una expansión, y dónde.

Por ejemplo, para una compañía o institución, es necesario mantener una red efectiva para evitar los cuellos de botella. También es necesario garantizar que un grupo o aplicación no consume más ancho de banda del asignado. Para un proveedor ISP o ASP, es necesario administrar el rendimiento de la red para garantizar que los clientes reciben el servicio de red por el que pagan.

Cómo afecta el ancho de banda al tráfico de red

Puede usar IPQoS para regular el ancho de banda de la red, es decir, la cantidad máxima de datos que un vínvulo de red o dispositivo puede transferir como límite máximo. La directiva QoS debe priorizar el uso del ancho de banda para proporcionar calidad de servicio a los clientes o usuarios. Los módulos de medición de IPQoS permiten medir y controlar la asignación de ancho de banda entre las diferentes clases de tráfico en un host con IPQoS.

Antes de poder administrar de manera efectiva el tráfico de la red, debe responder a estas preguntas sobre el uso del ancho de banda:

Utilización de clases de servicio para priorizar el tráfico

Para utilizar la calidad de servicio, debe analizar el tráfico de la red para determinar los grandes grupos en los que se puede dividir el tráfico. Después, debe organizar los grupos en clases de servicio con características y prioridades individuales. Estas clases forman las categorías básicas en las que se basa la directiva QoS de la organización. Las clases de servicio representan los grupos de tráfico que se desea controlar.

Por ejemplo, un proveedor puede ofrecer niveles de servicio platino, oro, plata y bronce, con una escala de diferentes precios. Un acuerdo SLA platino puede garantizar una prioridad máxima para el tráfico entrante destinado a un sitio web que el ISP aloja para el cliente. Por lo tanto, el tráfico entrante del sitio web del cliente podría ser una clase de tráfico.

Para una empresa, se pueden crear clases de servicio basadas en los requisitos de los departamentos. También se pueden crear clases basadas en el nivel de utilización de una aplicación específica en el tráfico de red. A continuación puede ver algunos ejemplos de clases de tráfico de una empresa:

Modelo de servicios diferenciados

IPQoS incluye los siguientes módulos, que forman parte de la arquitectura Diffserv (servicios diferenciados) definida en RFC 2475:

IPQoS añade las siguientes mejoras al modelo Diffserv:

En esta sección se explican los módulos Diffserv tal y como se utilizan en IPQoS. Es necesario conocer estos módulos, sus nombres y su utilización para configurar la directiva QoS. Si necesita información detallada sobre cada módulo, consulte la sección Arquitectura IPQoS y el modelo Diffserv.

Descripción general del clasificador (ipgpc)

En el modelo Diffserv, el clasificador selecciona paquetes del flujo de tráfico de una red. Un flujo de tráfico consiste en un grupo de paquetes con información idéntica en los siguientes campos de encabezado de IP:

En IPQoS, estos campos se conocen como 5-tuple.

El módulo clasificador de IPQoS se llama ipgpc. El clasificador ipgpc organiza los flujos de tráfico en clases basada en caraterísticas definidas en el archivo de configuración IPQoS.

Si necesita información detallada sobre ipgpc, consulte la sección Módulo Classifier.

Clases IPQoS

Una clase es un grupo de flujos de red que compaten características similares. Por ejemplo, un ISP puede definir clases que representen los diferentes niveles de servicio ofrecidos a los clientes. Un ASP puede definir acuerdos SLA que asignen diferents niveles de servicio a distintas aplicaciones. En la poítica QoS de un ASP, una clase puede incluir tráfico FTP saliente destinado a una dirección IP de destino específica. El tráfico saliente del sitio web externo de una empresa también puede definirse como una clase.

Agrupar el tráfico en clases es una parte importante de la planificación de la directiva QoS. Al crear clases utilizando la herramienta ipqosconf, se está configurando el clasificador ipgpc.

Si necesita información sobre cómo definir clases, consulte la sección Cómo definir las clases de la directiva QoS.

Filtros IPQoS

Los filtros son conjuntos de reglas que contienen parámetros denominados selectores. Cada filtro debe hacer referencia a una clase. IPQoS compara los paquetes con los selectores de cada filtro para determinar si el paquete pertenece a la clase del filtro. Se puede filtrar un paquete utilizando diferentes selectores, por ejemplo, 5-tuple de IPQoS y otros parámetros comunes:

Por ejemplo, un filtro sencillo puede incluir el puerto de destino con un valor de 80. A continuación, el clasificador ipgpc selecciona todos los paquetes que están vinculados con el puerto de destino 80 (HTTP) y gestiona los paquetes según lo estipulado en la directiva QoS.

Si necesita información sobre cómo crear filtros, consulte la sección Cómo definir filtros en la directiva QoS.

Descripción general de medidor (tokenmt y tswtclmt)

En el modelo Diffserv, el medidor controla la tasa de transmisión de los flujos de tráfico por clase. El medidor evalúa la medida en que la tasa actual del flujo se ajusta a las tasas configuradas para determinar el resultado apropiado. Según el resultado de los flujos de tráfico, elmedidor selecciona una acción subsiguiente. Las acciones subsiguientes pueden incluir enviar el paquete a otra acción o devolver el paquete a la red sin más procesamiento.

Los medidores IPQoS determinan si un flujo de red cumpe la tasa de transmisión definida para su clase en la directiva QoS. IPQoS incluye dos módulos de medición:

Ambos módulos de medición reconocen tres resultados: rojo, amarillo y verde. Las acciones que deben tomarse para cada resultado se definen en los parámetros red_action_name, yellow_action_name y green_action_name .

También puede configurar tokenmt para que tenga presente el color. Una instancia de medición que tenga presente el color utiliza el tamaño del paquete, DSCP, tasa de tráfico y parámetros configurados para determinar el resultado. El medidor utiliza el DSCP para asignar el resultado del paquete al color verde, amarillo o rojo.

Si necesita información sobre cómo definir parámetros para los medidores IPQoS, consulte la sección Cómo planificar el control de flujo.

Descripción general de marcadores (dscpmk y dlcosmk)

En el modelo Diffserv, el marcador marca un paquete con un valor que refleja un comportamiento de redirección. El marcado es el proceso de colocar un valor en el encabezado del paquete para indicar cómo se debe reenviar el paquete a la red. IPQoS contiene dos módulos de marcado:

Si necesita información sobre cómo utilizar un sistema de marcadores para la directiva QoS, consulte Cómo planificar el comportamiento de reenvío.

Descripción general del control de flujo (flowacct)

IPQoS añade el módulo de control flowacct al modelo Diffserv. El módulo flowacct puede usarse para recopilar estadísticas sobre el flujo de tráfico y cobrar a los clientes según su acuerdo SLA. El control de flujo también es útli para la planificación de la capacidad y la supervisión de sistemas.

El módulo flowacct puede usarse con el comando acctadm para crear un archivo de registro de control. Un registro básico incluye IPQoS 5-tuple y dos atributos adicionales, como se muestra en la siguiente lista:

También puede recopilar estadísticas de otros atributos, como se describe en la sección Registro de información sobre flujos de tráfico, y en las páginas de comando man flowacct(7ipp) y acctadm(1M).

Si necesita más información sobre cómo planificar una estrategia de control de flujo, consulte la sección Cómo planificar la recopilación de datos de flujo.

Cómo fluye el tráfico a través de los módulso IPQoS

En la siguiente figura se muestra una ruta que puede tomar el tráfico entrante a través de algunos de los módulos IPQoS.

Figura 32–1 Flujo de tráfico a través de la implementación IPQoS del modelo Diffserv

El contexto sigue el gráfico, que es un diagrama de flujo.

Esta figura ilustra una secuencia de flujo de tráfico común en un sistema con IPQoS:

  1. El clasificador selecciona todos los paquetes del flujo que cumplen los criterios de filtrado de la directiva QoS del sistema.

  2. A continuación, se evalúan los paquetes para determinar la acción que se debe ejecutar.

  3. El clasificador envía al marcador cualquier trafico que no requiera control de flujo.

  4. El tráfico que requiere control de flujo se envía al medidor.

  5. El medidor fuerza la tasa configurada. A continuación, el medidor asigna un valor de cumplimiento de tráfico a los paquetes de flujo controlado.

  6. Se evalúan los paquetes de flujo controlado para determinar si necesitan control.

  7. El medidor envía al marcador el tráfico que no requiere control de flujo.

  8. El módulo de control de flujo recopila estadísticas sobre los paquetes recibidos. A continuación, el módulo envía los paquetes al marcador.

  9. El marcador asigna un punto de código DS al encabezado del paquete. Este DSCP indica el comportamiento por salto que un sistema con Diffserv debe aplicar al paquete.

Reenvío del tráfico en una red con IPQoS

En esta sección se explican los elementos relacionados con el reenvío de paquetes en una red con IPQoS. Un sistema con IPQoS gestiona cualquier paquete del flujo de la red con la dirección IP del sistema como destino. A continuación, aplica la directiva QoS al paquete para establecer servicios diferenciados.

Punto de código DS

El punto de código DS (DSCP) define en el encabezado del paquete la acción que cualquier sistema con Diffserv debe ejecutar en un paquete marcado. La arquitectura diffserv define un conjunto de puntos de código DS que utilizarán los sistemas con IPQoS y enrutadores diffserv. La arquitectura Diffserv también define un conjunto de acciones denominadas comportamientos de reenvío, que corresponden a los DSCP. El sistema IPQoS marca los bits precedentes del campo DS del encabezado del paquete con el DSCP. Cuando un enrutador recibe un paquete con un valor DSCP, aplica el comportamiento de reenvío asociado a dicho DSCP. Después, el paquete se envía a la red.

Nota –

El marcador dlcosmk no utiliza el DSCP. En su lugar, dlcosmk marca los encabezados de frame Ethernet con un valor CoS. Si quiere configurar IPQoS en una red que utiliza dispositivos VLAN, consulte la sección Módulo marcador.

Comportamientos por salto

En la terminología Diffserv, el comportamiento de reenvío asignado a un DSCP se denomina comportamiento por salto (PHB). El PHB define la precedencia de reenvío que un paquete marcado recibe en relación con otro tráfico del sistema con Diffserv. Esta precedencia determina si el sistema con IPQoS o enrutador Diffserv reenvía o descarta el paquete marcado. Para un paquete reenviado, cada enrutador Diffserv que el paquete encuentra en la ruta hasta su destino aplica el mismo PHB. La excepción ocurre si otro sistema Diffserv cambia el DSCP. Si necesita más información sobre PHB, consulte la sección Utilización del marcador dscpmk para reenviar paquetes.

El objetivo de PHB es proporcionar una cantidad específica de recusros de red a una clase de tráfico en la red contigua. Puede conseguir este objetivo en la directiva QoS. Dfina los puntos DSCP que indican los niveles de precedencia para las clases de tráfico cuando los flujos de tráfico abandonan el sistema con IPQoS. Las precedencias pueden alternar entre alta precedencia/baja probabilidad de descarte y baja precedencia/alta probabilidad de descarte.

Por ejemplo, la directiva QoS puede asignar a una clase de tráfico un DSCP que garantice un PHB de baja probabilidad de descarte. Esta clase de tráfico recibirá un PHB de precedencia de baja probabilidad de descarte de cualquier enrutador con Diffserv, lo que garantiza el ancho de banda para paquetes de esta clase. Puede añadir a la directiva QoS otros puntos DSCP que asignen diferentes niveles de precedencia a las clases de tráfico. Los sistemas Diffserv asignan ancho de banda a los paquetes de baja precedencia según las prioridades indicadas en los puntos DSCP de los paquetes.

IPQoS admite dos tipos de comportamientos de reenvío, definidos en la arquitectura Diffserv, reenvío acelerado y reenvío asegurado.

Reenvío acelerado

el comportamiento por salto de reenvío acelerado (EF) asegura que cualquier clase de tráfico con reenvíos EF relacionados con DSCP tiene la máxima prioridad. El tráfico con DSCP EF no se pone en cola. EF proporciona una pérdida de datos, latencia y demora mínimas. El DSCP recomendado para EF es 101110. Un paquete que esté marcado con 101110 recibe una precedencia de baja probabilidad de descarte asegurada al atravesar redes Diffserv hacia su destino. Utilice DSCP EF al asignar prioridad a clientes o aplicaciones con un acuerdo SLA de nivel alto.

Reenvío asegurado

El comportamiento por salto de reenvío asegurado (AF) proporciona cuatro clases de reenvío diferentes que se pueden asignar a un paquete. Cada clase de reenvío proporciona tres precedencias de descarte, tal y como se muestra en la Tabla 37–2.

Los diferentes puntos de código AF permiten asignar distintos niveles de servicio a clientes y aplicaciones. Puede priorizar tráfico y servicios de la red al planificar la directiva QoS. Después, puede asignar diferentes niveles AF para priorizar el tráfico.

Reenvío de paquetes en un entorno Diffserv

La siguiente figura muestra parte de una intranet de una empresa con un entorno que utiliza Diffserv parcialmente. En este escenario, todos los hosts de las redes 10.10.0.0 y 10.14.0.0 utilizan IPQoS y los enrutadores locales de ambas redes tienen Diffserv. Aunque las redes intermedias no están configuradas para utilizar Diffserv.

Figura 32–2 Reenvío de paquetes en saltos de red con Diffserv

El contexto sigue el gráfico, que es un diagrama de flujo

Los siguientes pasos muestran el flujo del paquete mostrado en la figura. Los pasos comienzan con el progreso de un paquete originado en el host ipqos1. Los pasos continúan con varios saltos hasta el host ipqos2.

  1. El usuario de ipqos1 ejecuta el comando ftp para acceder al host ipqos2, que está tres saltos más allá.

  2. ipqos1 aplica su directiva QoS al flujo de paquetes resultante. Después, ipqos1 clasifica el tráfico ftp.

    El administrador del sistema ha creado una clase para todo el tráfico ftp saliente con origen en la red local 10.10.0.0. Se asigna el comportamiento por salto AF22 al tráfico de la clase ftp: clase dos, precedencia de descarte media. Se ha asignado una tasa de flujo de tráfico de 2 Mb/seg a la clase ftp.

  3. ipqos-1 mide el flujo ftp para determinar si excede la tasa asiganda de 2 Mbit/seg.

  4. El marcador de ipqos1 marca los campos DS de los paquetes ftp salientes con el DSCP 010100, que corresponde a AF22 PHB.

  5. El enrutador diffrouter1 recibe los paquetes ftp . A continuación, diffrouter1 comprueba el DSCP. Si diffrouter1 está congestionado, los paquetes marcados con AF22 se descartan.

  6. El tráfico ftp se reenvía al siguiente salto de acuerdo con el comportamiento por salto configurado para AF22 en los archivos de diffrouter1 .

  7. El tráfico ftp atraviesa la red 10.12.0.0 hasta genrouter, que no utiliza Diffserv. Como resultado, el tráfico recibe el comportamiento de reenvío "mejor posible".

  8. genrouter pasa el tráfico ftp a la red 10.13.0.0, donde lo recibe diffrouter2.

  9. diffrouter2 utiliza Diffserv. Por lo tanto, el enrutador reenvía los paquetes ftp a la red de acuerdo con el PHB definido en la directiva del enrutador para paquetes AF22.

  10. ipqos2 recibe el tráfico ftp. ipqos2 solicita al usuario de ipqos1 un nombre de usuario y contraseña.