Mecanismos de QoS en redes de paquetes
Hay tres tipos de mecanismos de QoS en redes de paquetes.
- Mecanismos del plano de control
- Mecanismos del plano de datos
- Sus compensaciones
Mecanismos del plano de control
Dichos mecanismos incluyen gestión de políticas de QoS, señalización y control de admisión. La gestión de políticas de QoS consiste en definir y aprovisionar los distintos niveles y tipos de servicios de QoS, así como gestionar qué usuario y aplicación obtienen qué QoS. La figura muestra un sistema de gestión de políticas generalizado según lo descrito por IETF que se puede utilizar para gestionar políticas de QoS.
Los componentes del sistema incluyen
(1) un repositorio de políticas, que normalmente es un directorio que contiene los datos de políticas, como el nombre de usuario, las aplicaciones y los recursos de red a los que tienen derecho.
(2) puntos de decisión de políticas (PDP), que traducen los datos de políticas de nivel superior en información de configuración específica para nodos de red individuales.
(3) puntos de aplicación de políticas (PEP), que son los nodos de ruta de datos que actúan sobre las decisiones tomadas por el PDP.
(4) protocolos para la comunicación entre el almacén de datos, PDP y PEP. Ejemplos de estos protocolos incluyen LDAP (protocolo ligero de acceso a directorios) [30] para la comunicación entre la fuente de datos y PDP, y COPS (servicios de protocolo abierto común) para la comunicación entre PDP y PEP. La señalización trata sobre cómo un usuario comunica los requisitos de QoS a una red. Los mecanismos de señalización pueden ser estáticos o dinámicos. En el caso estático, el PDP toma la información de política de alto nivel en los datos de la política y crea información de configuración que se envía a cada PEP que aplica las políticas. Los datos de políticas generalmente se crean en base a acuerdos de nivel de servicio (SLA) entre el usuario y el proveedor de red. En el caso dinámico, los requisitos de QoS los señala el usuario o la aplicación según sea necesario justo antes del flujo de datos. RSVP (protocolo de reserva de recursos) es un protocolo utilizado para dicha señalización.
Cuando una solicitud de una determinada QoS llega al PEP, éste verifica con el PDP su aprobación y, si la acepta, asigna los recursos necesarios para entregar la QoS solicitada. El control de admisión, la otra función importante del plano de control, es la capacidad de una red para controlar la admisión a nuevo tráfico,
en función de la disponibilidad de recursos. El control de admisión es necesario para garantizar que se admita tráfico nuevo en la red sólo si dicha admisión no compromete el rendimiento del tráfico existente. El control de admisión se puede realizar en cada nodo por salto, solo en el nodo del borde de ingreso, o mediante un sistema centralizado que tenga conocimiento de las condiciones de la red de un extremo a otro.
Mecanismos del plano de datos
Estos métodos imponen la QoS acordada clasificando los paquetes entrantes en varias colas y asignando los recursos apropiados a cada cola. La clasificación se realiza inspeccionando los encabezados de los paquetes entrantes; La asignación de recursos se realiza mediante el uso de algoritmos de programación apropiados y técnicas de gestión de búfer para almacenar y reenviar paquetes en cada cola. Existen fundamentalmente dos enfoques diferentes sobre cómo se definen estas colas. El primer enfoque, llamado manejo por flujo, consiste en tener una cola separada para cada sesión o flujo individual. En este caso, los paquetes que pertenecen a una sesión o flujo determinado deben identificarse de forma única.
Para el tráfico IP, estos suelen ser los cinco campos del encabezado IP: direcciones IP de origen y destino, direcciones de puerto de origen y destino, y campos de protocolo de capa de transporte. Los métodos IntServ definidos por el IETF utilizan el manejo por flujo de paquetes IP. Desde la perspectiva del usuario final, el manejo por flujo tiende a mejorar la calidad experimentada, ya que a una sesión determinada se le otorgan recursos independientes de otras sesiones. Sin embargo, el manejo del perflujo requiere que cada nodo de la red mantenga el estado de las sesiones individuales y aplique un procesamiento independiente, lo que se vuelve muy difícil o poco práctico cuando el número de flujos se vuelve muy grande, particularmente en el núcleo de la red.
El segundo enfoque es clasificar los paquetes en algunas clases genéricas diferentes y colocar cada clase en una cola diferente. Este enfoque se denomina manejo agregado, ya que aquí las colas consistirán en paquetes de múltiples sesiones o flujos. Nuevamente, se utiliza alguna forma de identificación en el encabezado del paquete para determinar a qué clase agregada pertenece el paquete. DiffServ y 802.1p son ejemplos de mecanismos agregados de manejo de tráfico para paquetes IP y Ethernet, respectivamente. El manejo agregado reduce la carga de procesamiento y mantenimiento del estado en los nodos de la red y es mucho más escalable que los métodos por flujo. Sin embargo, la calidad que experimenta el usuario puede verse algo comprometida, ya que se ve afectada por el tráfico de otros.
Compensaciones
Tanto los mecanismos del plano de control como del plano de datos implican compensaciones. Una mayor complejidad en ambos casos puede proporcionar mejores garantías de QoS. En el plano de control, por ejemplo, las decisiones de control de admisión y la eficiencia en la asignación de recursos pueden mejorarse si el usuario señala los requisitos con mayor detalle a la red. Sin embargo, esto aumenta la carga de señalización. La aplicación de requisitos de QoS detallados aumenta la complejidad de los mecanismos del plano de datos, como la programación y la gestión del búfer. Los diseñadores de redes deben esforzarse por reducir la complejidad innecesaria y al mismo tiempo ofrecer una calidad de servicio significativa.