Universidad de Colima FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

ANÁLISIS Y PROPUESTA DE UN ESQUEMA DE CALIDADDE SERVICIO (QoS) PARA LA RED DE LA

UNIVERSIDAD DE COLIMA

TESIS

QUE PARA OBTENER EL GRADO DE:

MAESTRO EN COMPUTACIÓN

PRESENTA:

ARTURO TORRES GUTIÉRREZ

ASESOR:

M.C. LEONEL SORIANO EQUIGUA

COQUIMATLÁN, COLIMA. SEPTIEMBRE DEL 2003.

UNIVERSIDAD DE COLIMAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA

EXPEDIENTE/584 NO. CTA. 85-1678

TORRES GUTIERREZ ARTURODOMICILIO: FELIPE VENTURA BALTAZAR NO. 120 COL.COLINAS DEL CARMENLOCALIDAD: VILLA DE ALVAREZ, COLTELEFONO: 31 1 02 06

Informo a Usted, que ha sido aprobado como tema de tesis para obtener el grado deMAESTRO EN COMPUTACIÓN.

El solicitado por Usted bajo el título "ANÁLISIS Y PROPUESTA DE UNESQUEMA DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS) PARA LA RED DE LAUNIVERSIDAD DE COLIMA"

Desarrollado bajo los siguientes puntos:

I. INTRODUCCIÓNII. ARQUITECTURAS DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS)III. ANÁLISIS DE LAS PRESTACIONES DE (QoS) DEL EQUIPO DE LA RED

UNIVERSITARIAIII. PROPUESTA DEL ESQUEMA DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS)IV. V. IMPLEMENTACION DE LA PROPUESTAV. VI. ANÁLISIS DE RESULTADOSVII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

REFERENCIAS ACRONIMOS

Al mismo tiempo informo a usted que ha sido designado como asesor de titulación alsuscrito M.C. LEONEL SORIANO EQUIGUA.

*ESTUDIA*LUCHA*TRABAJA Coquimatlán. Col., Julio 28 de 2003

M.C. RICARDO FUENTES COVARRUBIASDIRECTOR

c.c.p.- Expediente alumno

Km. 9 Carretera Colima-Coquimatlán, Colima, Colima, México, C.P28400 Tel. 0 (312) 316 1165, Ext. 51451, Ext. Fax 51454

Exp. No.: 584Fecha: 25-JULIO-2003Acta No.:____________

C. ARTURO TORRES GUTIERREZDomicilio: FELIPE VENTURA BALTAZAR NO. 120Localidad: VILLA DE ALVAREZ. COLTeléfono: 31 10206

En cumplimiento al artículo: 13 y 14 del reglamento de titulación. al artículo40, Inciso A del reglamento de estudios de Posgrado vigente y al artículo: 46 de las normas'complementarias al reglamento de Posgrado, correspondientes al Posgrado de la Facultad deIngeniería Mecánica y Eléctrica. Informamos a usted que ha sido autorizado por este ConsejoTécnico del Posgrado su tema de Tesis para obtener el grado de Maestro en Computacióntitulado: " ANÁLISIS Y PROPUESTA DE UN ESQUEMA DE CALIDAD DE SERVICIO(QoS) PARA LA RED DE LA UNIVERSIDAD DE COLIMA" para ser desarrollado bajo lossiguientes puntos:

I.- INTRODUCCIÓNII.- ARQUITECTURAS DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS)III. ANÁLISIS DE LAS PRESTACIONES DE (QoS) DEL EQUIPO DE LA

RED UNIVERSITARIA.IV.- PROPUESTA DEL ESQUEMA DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS)V.- IMPLEMENTACION DE LA PROPUESTAVI.- ANÁLISIS DE RESULTADOSVII.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

REFERENCIASACRONIMOS

Así mismo hacemos de su conocimiento que de acuerdo con la línea deinvestigación en la cual se enmarca su proyecto ha sido autorizado como asesor de tesis al C.M.C. LEONEL SORIANO EQUIGUA.

A partir de la fecha de aprobación tendrá como plazo un año para presentar suexamen de grado, en caso contrario tendrá usted derecho a una prórroga única de seis mesesso pena de perder el registro de su proyecto.

Una vez concluidos los trámites de revisión de su documento de tesis eintegrado su expediente de titulación deberá recoger el oficio que acompañará el visto buenode su asesor de tesis. los cuales encabezarán cada uno de los ejemplares de su tesis.

II. CONSEJO TÉCNICO DE LAMAESTRÍA EN COMPUTACIÓN DELA FACULTADDE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA.

P R E S E N T E.

Por medio de éste conducto le informo que el C. Arturo Torres Gutiérrez, Terminósatisfactoriamente su período de revisión de Tesis:

"ANÁLISIS Y PROPUESTA DE UN ESQUEMA DE CALIDAD DE SERVICIO (QoS)PARA LA RED DE LA UNIVERSIDAD DE COLMA"

Cuyo contenido es el siguiente:

I. IntroducciónII. Arquitecturas de Calidad de Servicio (QoS).

III. Análisis de las Prestaciones de (QoS) del Equipo de la Red Universitaria. IV. Propuesta del Esquema de Calidad de Servicio (QoS).V. Implementación de la propuesta.VI. Análisis de Resultados.

VII. Conclusiones y Recomendaciones. Referencias.

Acrónimos.

El cual cumple con los requisitos necesarios para su aprobación, por lo cual loautorizo para su impresión.

Dedicatoria

A mis Padres:

Delia y Arturo, por darme la vida y su incondicional apoyo instruyéndome en el caminodel bien y superación profesional.

A mi Esposa:

Adriana, por apoyarme en todos los momentos y en sus consejos para culminar laMaestría.

A mis Hijos:

María de Lourdes y Arturo, quienes me inspiraron para terminar la Maestría.

Agradecimientos:

A Dios:

Por su infinito amor y presencia, para realizar mi vocación y perfección en la verdad.

A mi asesor:M.C. Leonel Soriano Equigua por haber compartido su enseñanza y sabiduría con sus

bastos conocimientos durante los ciclos escolares, principalmente por el apoyo y asesoríadurante la realización para llevar a cabo la culminación del presente proyecto.

A mis Maestros:Por la paciencia que tuvieron en aplicar sus conocimientos a lo largo de la Maestría, por

los buenos momentos que convivimos, por sus consejos

.

Resumen

La Calidad de Servicio QoS se traduce como la capacidad de una red para entregar unservicio específico a un tipo concreto de tráfico, el soporte de la QoS puede dar lugar a lareserva de un ancho de banda, a un tráfico con prioridades, a una prevención de la congestión.

La red de la Universidad de Colima, con el transcurso de tiempo ha tenido demandas desus usuarios y debido a las exigencias de éstos en solicitar un cierto tipo de Servicio, comoInternet, ha llevado a la modernización y actualización de sus equipos, conforme a los avancestecnológicos en esta materia.

En ésta tesis se plantea el análisis y estudio de las diferentes Arquitecturas de Calidad deServicio (QoS), como: MPLS (Multiprotocolo por Intercambio de etiquetas) que consiste en laasignación e intercambio de etiquetas que permite el establecimiento de los caminos LSP por lared, Servicios Integrados (IntServ) que consiste en que las aplicaciones se administren enfunción de sus flujos dentro de la red y por cada flujo se deberá crear un estado en cada uno delos enrutadores, y la arquitectura Servicios Diferenciados (DiffServ), ésta asigna prioridades acada uno de los paquetes que son enviados a la red.

Se realiza un estudio de los equipos de la dorsal Universitaria, para determinar laarquitectura a elegir. Como resultado de éste análisis de prestaciones de los equipos de red, seplantea una propuesta, la cual se basa en la arquitectura Servicios Diferenciados (DiffServ), porser la de mayor aceptación por los equipos de la dorsal Universitaria. Se realiza laImplementación a través de la configuración de los enrutadores en su dorsal, los resultadosobtenidos son satisfactorios suministrando una Calidad de Servicio acorde a las aplicaciones.Aunado al esquema colocado en la dorsal, se complementa la arquitectura en la frontera de lared, obteniendo como resultado una administración eficiente del enlace hacia Internet.

Summary

The Quality of Service QoS is translated like the capacity of a net in order to deliver aspecific service to a concrete type of traffic, the support of the QoS could give place to thereservation of a width of strip, to a traffic with priorities, to a prevention of the congestion.

The network of the University of Colima, it with the course of time have had demands of theirusers and due to the demands of these in soliciting a certain type of Service, like Internet, it havecarried to the modernization and actualization of their teams, according to the technological advancesin this material.

In this thesis is expounded the analysis and study of the several architectures of Quality ofService (QoS), like: MPLS (Multiprotocolo for Exchange of etiquettes) that consists in theassignment and exchange of etiquettes that permits the establishment of the LSP roads for the net,Composed Services (IntServ) that it consist in that the applications are administered in function oftheir flows within the net and it for each flow will create a state in each one of the routers, and thearchitecture Differentiated Services (DiffServ), this assigns priorities to each one of the packages thatthey are sent to the network.

Are carried out a study of the teams of the university student backbone, in order to determinethe architecture to elect. As a result of this analysis of lending of the teams of network, a proposal isexpounded, which it base an opinion on the architecture Differentiated Services (DiffServ), by beingthe of greater acceptance for the teams of the university student backbone. Are carried out theadopting through the configuration of the routers in their backbone, the gotten outputs aresatisfactory giving a Quality of Service in agreement to the applications. Also to the scheme placedin the backbone, the architecture in the border of the network is supplemented, getting like resultedan efficient administration of the connection toward Internet.

Contenido

Capítulo 1 Introducción ...............................................................................................11.1 Introducción .............................................................................................................................................................. 1

1.2 ¿Por qué aplicar Calidad de Servicio QoS, en la dorsal de la red Universitaria? ......................................... 1

1.3 Justificación .............................................................................................................................................................. 5

1.4 Objetivo ..................................................................................................................................................................... 5

1.5 Metas ......................................................................................................................................................................... 6

1.6 Reseña ....................................................................................................................................................................... 6

Capítulo 2 Arquitecturas de Calidad de Servicio (QoS) ............................................... 7

2.1 Introducción ............................................................................................................................................................... 7

2.2 Funcionamiento del envío de paquetes en MPLS ............................................................................................... 8

2.2.1 Control de la Información en MPLS .................................................................................................. 12

2.2.2 Operación global de MPLS ................................................................................................................. 13

2.3 Servicios Integrados (IntServ) ................................................................................................................................ 14

2.4 RSVP ........................................................................................................................................................................... 16

2.4.1 Introducción ........................................................................................................................................... 16

2.4.2 Objetivo del diseño de RSVP .............................................................................................................. 17

2.4.3 Principio de diseño ............................................................................................................................... 17

2.4.4 Clase de Calidad de Servicio ............................................................................................................... 18

2.4.4.1 Servicio Garantizado- ........................................................................................................ 19

2.4.4.2 Servicio de Carga Controlada .......................................................................................... 20

2.4.5 Funcionamiento de RSVP ................................................................................................................... 21

2.4.6 Mensajes de establecimiento de rutas ................................................................................................ 21

2.4.7 Proceso y propagación de los mensajes Path.................................................................................... 22

2.4.8 Objeto ADSPEC .................................................................................................................................... 23

2.4.9 Haciendo reservas usando OPWA ..................................................................................................... 24

2.4.10 Término Slack...................................................................................................................................... 25

2.4.11 Modelo de reserva de recursos ......................................................................................................... 26

2.4.12 Tipos de enrutamiento para RS VP .................................................................................................. 27

2.5 Servicios Diferenciados (DiffServ).......................................................................................................................28

2.6 Red IntServ/DifiServ ................................................................................................................................................29

2.7 Comentarios IntServ, DifServ, MPLS ..................................................................................................................30

2.8 SBM .............................................................................................................................................................................31

Capítulo 3 Análisis de las prestaciones de (QoS) del equipo de la red Universitaria 32

3.1 Introducción................................................................................................................................................................32

3.2 Análisis de la dorsal .................................................................................................................................................32

3.3 Análisis de los equipos de Frontera a Internet comercial...................................................................................33

3.3.1. PacketShaper 6500 ...............................................................................................................................33

3.3.1.1 Controles de funcionamiento ............................................................................................33

3.3.2 SSR-8000 ................................................................................................................................................34

3.3.3 Firewall.....................................................................................................................................................34

3.3.3.1 Introducción .........................................................................................................................34

3.4 Análisis de Frontera a Internet 2..............................................................................................................................35

3.4.1 Cisco 7500................................................................................................................................................35

3.4.2 QoSWork 8000........................................................................................................................................36

3.5 Análisis del área de Servidores................................................................................................................................38

3.5.1 Smart Switch 6000..................................................................................................................................38

3.6 Análisis del centro de la Topología .......................................................................................................................40

3.6.1 Switch Router SSR-8600.......................................................................................................................40

3.6.1.1 Características y ventajas .........................................................................:.......................40

3.7 Análisis de los equipos en los Campus .................................................................................................................42

3.7.1 Facultad de Medicina, Sociales y Trabajo Social..............................................................................42

3.7.2 Cenedic, Digeset y Bibliotecas de Ciencias ......................................................................................45

3.7.3 Facultades de la Universidad de Colima.............................................................................................45

3.7.4 Campus san Pedrito ...............................................................................................................................45

3.8 Análisis de los equipos de dependencias...............................................................................................................46

Capítulo 4 Propuesta del Esquema de Calidad de Servicio QoS ......................................47

4.1 Introducción ....................................................................................................................................................................47

4.2 Dominio de QoS ............................................................................................................................................................47

4.3 Servicios Diferenciados (DifServ)...............................................................................................................................48

4.3.1 Servicios Diferenciados......................................................................................................49

4.4 Nodos de acceso.............................................................................................................................................................50

4.5 Definición del Campo de Servicios Diferenciados (DS).........................................................................................51

4.5.1 Comportamiento por Omisión (o mejor esfuerzo)...................................................................52

4.5.2 Seleccionador de Clases (CS PHB) .......................................................................................52

4.5.3 Transito expedito (EF PHB) .................................................................................................53

4.5.4 Transito asegurado (AS PHB) . ...............................................................................................55

4.6 Cómo diseñar la red con QoS ......................................................................................................................................55

4.7 ¿Qué se necesita para garantizar la QoS?...................................................................................................................56

4.8 ¿Qué medir? ....................................................................................................................................................................57

4.9 ¿Cómo medirla QoS? ....................................................................................................................................................57

4.10 ¿Qué normas para regular la Calidad de Servicio (QoS) en IP se adoptarán?..................................................58

Capítulo 5 Implementación de la propuesta ......................................................................59

5. l. Implementación.............................................................................................................................................................59

5.1.1 Escenario de Implementación (Dorsal) ..................................................................................60

5.1.2 Aplicaciones en equipos internos......................................................................................... 60

5,13 Aplicaciones en equipo frontera ............................................................................................65

5.1.4 Aplicación en equipo PackeShaper 6500 hacia Internet comercial...........................................65

5.1.5 Aplicación en equipo QoSWorks 8000 hacia Internet 2.......................................................66

Capítulo 6 Análisis de resultados ........................................................................................67

6.1 Análisis de primera pruebas ........................................................................................................................................67

6.2 resultados ........................................................................................................................................................................68

6.2.1 Resultados sin Calidad de Servicio QoS ................................................................................68

6.2.2 Resultados con Calidad de Servicio QoS ...............................................................................69

6.3 Análisis de pruebas con PacketShaper ......................................................................................................................71

6.4 Análisis de pruebas con QoSWork 8000.....................................................................................................................74

Capítulo 7 Conclusiones y Recomendaciones ........................................................................ 75

7.1 Conclusiones ........................................................................................................................................................................75

7.2 Recomendaciones:..............................................................................................................................................................75

7.3 Trabajo a Futuro ..................................................................................................................................................................76

Referencias .................................................................................................................................................................................77

Acrónimos ...................................................................................................................................................................................80

CAPÍTULO 1

1.1. Introducción

Las redes de comunicaciones han evolucionado con el paso del tiempo ante la necesidad de

satisfacer la demanda de los diferentes servicios de telecomunicaciones, que día a día necesitan un

mayor ancho de banda y una mejor Calidad de Servicio QoS, para las nuevas aplicaciones que se han

venido desarrollando hasta la actualidad [S. Shenker, C. Partridge, y R. Guerin, 1997].

Calidad de Servicio QoS es la habilidad de un elemento de red (una aplicación, un proveedor)

para mantener un nivel de tratamiento del tráfico y del servicio satisfactorio [C. Semeria 1999].

Aplicaciones como videoconferencia, transmisión de datos, multimedia, envío de información

en tiempo real requieren de un nivel de Calidad de Servicio que les permita mantener un desempeño

eficiente.

1.2 ¿Por qué aplicar Calidad de Servicio QoS, en la Dorsal de la Red

Universitaria?

Las actividades que dieron origen a la "Red Universitaria de Cómputo" iniciaron en 1990 y su

objetivo principal fue el de interconectar las bibliotecas especializadas de la Universidad de Colima;

con el fin de lograr la iteración e integración del acervo cultural para la disposición de la comunidad.

Para 1991, se tenía conectada a la red las bibliotecas de Ciencias Sociales y Humanidades,

Ciencias de la Salud y Biomédicas, así como algunas dependencias de la misma Universidad. Además

se incorporó el servicio de acceso a la red vía módem. Así, existían alrededor de 30 computadoras

conectadas; la red Universitaria no contaba con ningún método para el tratamiento del tráfico por la

red.

-1-

En 1992, la Universidad de Colima formó parte del proyecto piloto RUTyC (Red J

Universitaria de Teleinformática y Telecomunicaciones), el cual conectaba 6 instituciones a

través de enlaces satelitales y para 1993 incursionaba en Internet.

Debido al crecimiento en las demandas de un mejor acceso a la red Internet y a la visión

atinada de la Universidad de Colima, en 1994 se cambia este enlace satelital por un enlace de

fibra óptica, el cual permitió una mayor eficiencia y seguridad en la transmisión de

información.

En este mismo año, se moderniza la dorsal de la Red Universitaria y se instala una red

de fibra óptica, implementando un anillo FDDI (Interfaz de Datos por Fibra), el cual permitió

velocidades de 100 millones de bits por segundo (Mbps) y la facilidad de incrementar el

número de áreas interconectadas a 60.

Debido a la naturaleza de su expansión de la dorsal Universitaria y a su incursión en

Internet, la red contaba con numerosos problemas en el tratamiento y reenvío de paquetes a

pesar de contar con un enlace de fibra óptica.

En 1995, se inaugura la primera red "Conmutada de alta velocidad" para la biblioteca

de las ciencias de la Universidad, con tecnología "Conmutada" de la marca DIGITAL,

trabajando con FDDI como dorsal. Así, para finales de este año la Universidad tenia

conectada 230 computadoras. Con esta incorporación se dieron los primeros pasos en

prestaciones de Calidad de Servicio.

Durante 1996, se realizaron diversas actividades que consolidan aun más a la

Universidad como pionera en materia de Redes y Telecomunicaciones, por ejemplo:

Incorpora un enlace privado DSO (64 Kbps) para conectar un campus remoto (Villa de

Álvarez). Se acepta la propuesta enviada a FOMES para conectar el campus Coquimatlán a

través de fibra óptica (20 Km, hacia el nodo central). Se firma un convenio Universidad-

Telecable para iniciar con el proyecto de "Ciudad Cableada". A finales de ese año se

implementa una sala interactiva de "Videoconferencia" conectada a la red de la UNAM a

través de fibra óptica con un canal de 384 Kbps, con el fin de incursionar en la "Educación a

Distancia" y fortalecer los programas de educación continua.

La Universidad de Colima formaliza el grupo redes y crea la Dirección General

Servicios Telemáticos DIGESET; con la responsabilidad de coordinar los servicios

Telemáticos de la Universidad.

-2-

Así, para finales de ese mismo año se tenían incorporadas 410 computadoras a

la Red Universidad de Cómputo. Aún contando con un enlace de fibra óptica, entre el

campus Coquimatlán y el de Villa de Álvarez, esta red Universitaria no poseía los

elementos necesarios que garantizaran una buena calidad en la transmisión de

videoconferencia a través de dichas facultades. Ni mucho menos se podía garantizar

Calidad de Servicio entre la Universidad de Colima y la UNAM..

En 1997 se realizaron las siguientes actividades para consolidar la Red y los

servicios de la Universidad de Colima, así:

• Incremento su velocidad de acceso a Internet de 64 Kbps -a 256 Kbps.

• Instala 2 enlaces más DSO para campus Tecomán y Manzanillo.

• Con Ciudad Cableada se conecta el campus Coquimatlán y Villa de Álvarez con

fibra óptica (20 Km), para datos y telefonía.• Además dentro de Ciudad Cableada, se instala en 5 municipios fibra óptica sumando

un poco más de 50 Km, y equipos de comunicación.

Con la conexión de los campus la Red de la Universidad se incrementa a 588

computadoras.

En 1998, se realizaron las siguientes actividades al respecto de redes y

telecomunicaciones:

• Se incrementa la velocidad de acceso de 64 Kbps a 128 Kbps, para el campus

Tecomán.

• Se incorpora el servicio de Acceso Vía MODEM en los campus Tecomán y

Manzanillo.• El proyecto de ciudad cablead se inaugura por el C. Presidente de los Estados

Unidos Mexicanos Lic. Ernesto Zedillo Ponce de León, conectando a 12 nodos con

90 computadoras en 5 municipios del estado.

• Se adquieren 4 servidores SUN Ultra 10, para el nodo central, que a la fecha cuenta

con 10 más, entre servidores Unix, Windows NT, Linux.

• Se instaló un Switch central Smart 6000 de Cabletron y Smart stack 10, para iniciar

los pasos hacía la Red Virtual de Datos.

-3-

Así, la Universidad de Colima lograba integrar una "Red estatal de Cómputo y

Telecomunicaciones", eficiente y eficaz en el manejo de la información y en el aprovechamiento

de sus recursos informáticos.

En 1999, se incremento la salida a Internet a un El completo y directo hacia

Estados Unidos por Telmex. Incorporó voz sobre IP, para lo cual en el mes de noviembre

de 1999 se realizaron las primeras pruebas. Se modernizó su sistema de cómputo a

través de la adquisición de Servidores de alto desempeño. Se desarrolló e implementó de

la red telefónica Intercampus de la Universidad de Colima.

En estos años y con la adquisición de equipos de conmutación y enrutamiento de

alta tecnología capaz de soportar protocolos de Calidad de Servicio, se abre paso para el

desarrollo de un esquema dentro de la dorsal universitaria, capaz de dar tratamiento al

tráfico que circula por la red.

En el año 2001, se adquieren dos equipos QoSWorks 8000 de capa 2, que

contiene cada equipo un clasificador lo que permite que cada paquete que circula por

la frontera Universitaria sea tratado de una forma diferente y con ciertas políticas.

En 2002, se incrementó la salida a Internet a un E3 completo y directo hacia

Estados Unidos por Telmex. Para lo cual en el mes de Septiembre de 2002 se realizaron

las primeras pruebas. En este mismo año se adquirió equipo de Calidad de Servicio de

la marca PacketShaper capaz de clasificar automáticamente el tráfico por la red

proporcionando políticas a todas las clases y puertos ya que su capacidad de capa 7

lo hace más eficaz, logrando con ello, eficiencia operacionalmente hablando y asegurando

su integridad.

La red interna de la Universidad de Colima se distribuye a través de los

campus Universitarios en el estado de Colima, actualmente se divide la infraestructura de

la red en 10 nodos, de los cuales ocho de los nodos se conectan a un nodo central instalado en

DIGESET, y un nodo ubicado en el campus Coquimatlán se conecta al nodo campus Villa

de Álvarez formando así, los diez nodos.

En el municipio de Colima se encuentran seis nodos, los cuales están en: la

Biblioteca de Ciencias Sociales, Biblioteca de las Ciencias, Biblioteca de Medicina,

CENEDIC y dos más en DIGESET. Los cuatro nodos restantes se encuentran en los

campus Coquimatlán, campus Manzanillo, campus Tecomán y campus Villa de Álvarez

-4-

En cada uno de los nodos de la red universitaria se utilizan equipos Switch-Enrutador

para la operación de la red, los equipos son de marca Enterasys Networks, en el nodo central

se cuenta principalmente con equipo Switch-Enrutador modelo SSR-16 8600.

Actualmente se cuenta con enlace a Internet, a una velocidad de 34 Mbps. La

conexión de la DIGESET, la Biblioteca de Ciencias y CENEDIC al nodo central, se da con

enlaces de GigaBit Ethernet (1000 Mbps), en cada uno de los nodos anteriores se maneja

equipo Smart Switch 6000. La conexión de la Biblioteca de Ciencias Sociales y la Biblioteca de

Medicina al nodo central es a una velocidad de un GigaBit Ethernet (1000 Mbps), en cada

uno de los nodos anteriores se maneja un Switch-Router 2000.

Los campus Villa de Álvarez y campus Coquimatlán, se conectan al nodo central a

una velocidad de un GigaBit Ethernet (1000 Mbps), mientras las conexiones de los campus

Tecomán y Manzanillo al nodo central es a una velocidad de 512 Kbps. En los nodos

anteriores se cuenta con un equipo Switch-Enrutador modelo 2000, ver figura No. 11.

1.3 Justificación

Con la aparición de nuevas aplicaciones de tiempo real como telefonía o voz sobre IP

(VoIP), telecontrol, videoconferencias, entre otros; la actual dorsal de la red de datos

Universitaria necesita proveer los niveles de Servicio, adecuados con sus equipos de red que

tienen este potencial, pero que aún no se explotan al 100%. De allí que es necesario proponer

y desarrollar nuevos esquemas para que red de la Universidad de Colima asegure una buena

Calidad de Servicio (QoS) acorde a la importancia de los datos que se envían y reciben.

1.4 Objetivo

Proponer un esquema de Calidad de Servicio para la red de la Universidad de Colima,

mediante el análisis de las arquitecturas de QoS factibles para aplicarse a este entorno y

el estudio de las prestaciones de los equipos de red de la dorsal.

-5-

1.5 Metas

• Realizar estudio de los antecedentes de la Red de la Universidad de Colima.

• Realizar estudio de las arquitecturas de Calidad de Servicio (QoS).

• Realizar estudio de los diferentes equipos de comunicación de la dorsal Universitaria.• Llegar a la propuesta de esquema de Calidad de Servicio (QoS).

• Implementación de la propuesta.

• Analizar resultados.

1.6. Reseña

La tesis está organizada en siete capítulos. El primer capítulo da una breve

introducción, una descripción de la evolución de la red de La Universidad de Colima, en

materia de QoS.

En el segundo capítulo se da una descripción amplia y detallada de las diferentes

arquitecturas de Calidad de Servicio, se incluye un estudio de sus principios generales y

aplicaciones específicas.

El capítulo tercero describe detalladamente los diferentes equipos de comunicaciones

de los cuales dispone la red de la Universidad de Colima, hace referencia a características

generales de cada uno de los equipos existentes en la dorsal Universitaria.

En el capítulo cuarto se hace referencia basándose en experimentos de las

diferentes arquitecturas de Calidad de Servicio mencionadas en el capítulo dos, llegar a una

propuesta de esquema de Calidad de Servicio apropiada y sobre todo, aquella que se adapte a

los diferentes equipos existentes en la red Universitaria.

El capítulo quinto se aborda la implementación de la propuesta con la arquitectura

seleccionada que genera mejores resultados y satisface las necesidades de la red de la

Universidad de Colima.

El sexto capítulo nos muestra los análisis de resultados que se obtuvieron en las

diferentes pruebas realizadas en DIGESET, obteniendo los resultados esperados.

Para el séptimo capítulo se llega a las conclusiones basándose en resultados obtenidos en

las diferentes pruebas.

-6-

CAPÍTULO 2

Arquitecturas de Calidad de Servicio QoS)

2.1. Introducción (de arquitecturas en general)

Uno de los factores de éxito de la Internet actual [X. Xiao, L. Ni 1999], está en la

aceptación de los protocolos TCP/IP [Jacobson, V, Braden, 1988], como estándar de facto

para todo tipo de servicio y aplicaciones. La Internet ha desplazado a las tradicionales redes de

datos y ha llegado a ser el modelo de red pública del siglo XXI. Internet llegó a consolidarse

como el modelo de red pública de datos a gran escala, también no llega a satisfacer todos los

requisitos de los usuarios, principalmente aquellos de entorno corporativos. Una carencia

fundamental de la actual Internet es la imposibilidad de seleccionar diferentes niveles de servicio

para los diferentes tipos de aplicación de usuario. La Internet se valora más por el servicio de

acceso y distribución de contenidos que por el servicio de transporte de datos, conocido

como de "best-effort", existen diferentes arquitecturas de Calidad de Servicio (MPLS,

IntServ, ServDiff).

-7-

2.2. Funcionamiento del envío de paquetes en MPLS

La base de MPLS (Multiprotocolo de Conmutación de Etiquetas) está en la

asignación e intercambio de etiquetas que permite el establecimiento de los caminos

(LSP, Encaminador de Conmutación de Rutas, Label Switched Paths) por la red [ D. O.

Awduche et al. 1999].

Los LSPs son simples por naturaleza (se establecen para un sentido del tráfico en

cada punto de entrada a la red); el tráfico duplex requiere dos LSPs uno en cada sentido.

Cada LSP se crea a base de concatenar uno o más saltos (hops) en lo que se intercambian

las etiquetas, de modo que cada paquete se envía de un enrutador de etiquetas (LSR,

Encaminador de Conmutación de Etiquetas) a otro, a través del dominio MPLS [E. C.

Rosen, et al, 1999]. Un LSR es un enrutador especializado en el envío de paquetes etiquetados

por MPLS.

En la figura 2, se puede ver la funcionalidad de MPLS, separa dos

componentes funcionales de control (enrutamiento) y de reenvío (forwarding). Del

mismo modo, se implementa mediante el intercambio de etiquetas en los LSPs. MPLS

utiliza el protocolo RSVP [L. Berger, et al, 2000], o el nuevo estándar de señalización (LDP

Protocolo de Distribución de Etiquetas) [L. Berger, et al, 20001. Pero de acuerdo con los requisitos

de IETF, el transporte de datos puede ser cualquiera. Para MPLS esto es indiferente, ya

que puede utilizar otros transportes como Frame Relay, o directamente sobre líneas punto a

punto.

-8-

Figura no.2 . Esquema Funcional del MPLS.

Un camino LSP es un circuito virtual que siguen por la red todos los

paquetes asignados a la misma (FEC Forwarding Equivalence Class). Al primer LSR que

interviene en un LSP se le denomina de entrada o de cabecera y al último se le

denomina de salida o de cola. Los dos están en el exterior del dominio MPLS. El

resto, entre ambos, son los LSRs inferiores del dominio MPLS. Un LSR es como un

enrutador [C. Semeria, J. W. Stewart III, 19991, que funciona a base de intercambiar

etiquetas según una tabla de conmutación de etiquetas (ver figura No. 3). Esta tabla

se construye a partir de la información de encaminamiento que proporciona la

componente de control. Cada entrada de la tabla tienen un par de etiquetas entradas /

salidas correspondientes a cada interfaz de entrada, que se utiliza para acompañar a

cada paquete que llega por la interfaz y con la misma etiqueta. En la figura 3. se ilustra

un ejemplo del funcionamiento del LSR del núcleo MPLS. A un paquete que llega al LSR

por la interfaz 3 de entrada con la etiqueta 45 el LSR le asigna la etiqueta 22 y lo envía por la interfaz 4

de salida al siguiente LSR, de acuerdo con la información de la tabla.

-9-

El algoritmo de intercambio de etiquetas requiere la clasificación de los paquetes a la

entrada del dominio MPLS para poder hacer la asignación por el LSR de cabecera. En la figura 4,

el LSR de entrada recibe un paquete normal (sin etiquetar) cuya dirección de destino es 212.95.193.1. El

LSR consulta la tabla de encaminamiento y asigna el paquete a la clase FEC definida por el grupo

212.95/16. Asimismo, este LSR le asigna una etiqueta (con valor de 5 en el ejemplo) y envía el

paquete al siguiente LSR del LSP. Dentro del dominio MPLS los LSR ignoran la cabecera IP;

solamente analizan la etiqueta de entrada, consultan la tabla correspondiente (tabla de

conmutación de etiquetas) y la reemplazan por otra nueva, de acuerdo con el algoritmo de

intercambio de etiquetas. Al llegar el paquete al LSR de cola (salida), ve que el siguiente salto

lo saca de la red MPLS; al consultar ahora la tabla de conmutación de etiquetas quita ésta y envía el

paquete al enrutador convencional.

-10-

En la figura 4, la identidad del paquete original IP queda enmascarada durante el

transporte por la red MPLS, que toma decisiones de envío por los diferentes saltos LSR

que configuran los caminos LSP, en función de las etiquetas. Las etiquetas se insertan en

cabecera MPLS, entre los niveles 2 y 3, según las especificaciones de la IETF, MPLS

opera sobre cualquier tipo de transporte: PPP, LAN, ATM, FRAME RELAY, etc. Por ello, si

el protocolo de transporte de datos contiene ya un campo para etiquetas (como ocurre con

los campos VPINCI de ATM y DLCI de Frame Relay), se utilizan estos campos nativos para

este fin. Sin embargo, si la tecnología de nivel 2 empleadas no soporta un campo para

etiquetas (por ejemplo enlaces PPP o LAN), entonces se emplea una cabecera genérica

MPLS de cuatro octetos, que contiene un campo específico para la etiqueta y que se

inserta entre la cabecera del nivel 2 y la del paquete (nivel 3).

En la figura 5, se representa el esquema de los campos de la cabecera genérica MPLS y su

relación con las cabeceras de los otros niveles. En esta figura No. 5, los 32 bits de la

cabecera MPLS se reparten en: 20 bits para la etiqueta MPLS, 3 bits para identificar la

clase de servicio en el campo EXP (experimental anteriormente llamando CoS), 1 bits de

stack para

-11-

poder apilar etiquetas de forma jerárquica (S) y 8 bits para indicar el TTL (time to live) que

sustenta la funcionalidad estándar TTL de las redes IP. De este modo, las cabeceras

MPLS permiten cualquier tecnología o combinación de tecnologías de transporte, con la

flexibilidad para un proveedor IP a la hora de extender su red.

2.2.1 Control de la información en MPLS.

Además del mecanismo básico de envío de paquetes a través de los LSPs mediante

el procedimiento de intercambio de etiquetas según las tablas de los LSRs, restan dos

aspectos fundamentales a describir:

• Cómo se generan las tablas de envío que establecen los LSPs.

• Cómo se distribuye la información sobre las etiquetas a los LSRs

El primero de ellos está relacionado con la información que se tiene sobre la red:

topología, patrón de tráfico, características de los enlaces, etc. Es la información de control

típica de los algoritmos de enrutamiento. MPLS necesita esta información de enrutamiento

para establecer los caminos virtuales (LSPs). Lo más lógico es utilizar la propia información

generada por los protocolos de enrutamiento internos (IGP, OSPF, IS-IS, RIP, etc.), para

construir las tablas de enrutamiento. MPLS realiza: Para cada ruta IP en la red se crea un

"camino de etiquetas" a base de concatenar las entradas / salidas en cada tabla de los LSRs,

el protocolo de enrutamiento interno correspondiente se encarga de pasar la información

necesaria.

-12-

El segundo aspecto se refiere a la información de "señalización". Pero siempre que se

requiere establecer un circuito virtual se necesita algún tipo de señalización para marcar el

camino, es decir, para la distribución de etiquetas entre los nodos. La arquitectura MPLS no

asume un único protocolo de distribución de etiquetas; de hecho se están estandarizando algunos

existentes con las correspondientes extensiones: Uno de ellos es el protocolo RSVP del

Modelo de Servicio Integrados del IETF [R. Bradenet et al, 1997]. Pero además, en el

IETF se están definiendo otros protocolos específicos para la distribución de etiquetas, tal es el caso de

LDP, (Protocolo de Distribución de Etiquetas) [L. Andersson et al., "LDP Specification",

Internet Draft, < draft-ietf-mpls-ldp-05.txt>, 1999].

2.2.2 Operación Global de MPLS.

El esquema global de operación de MPLS es el que se muestra en la figura 6, donde

se describen las diferentes funciones en cada uno de los elementos que integran la red MPLS.

Es importante destacar que en la frontera de la nube MPLS se tiene una red convencional de

enrutadores IP. El núcleo MPLS proporciona una arquitectura de transporte que hace aparecer a cada

par de enrutadores a una distancia de un solo salto. Funcionalmente es como si

estuvieran unidos todos en una topología de malla (directamente o por PVCs ATM). Ahora,

esa unión a un solo salto se realiza por MPLS mediante los correspondientes LSPs (puede haber

más de uno para cada par de enrutadores). La diferencia con topologías conectivas reales es

que en MPLS la construcción de caminos virtuales es mucho más flexible y que no se pierde la

visibilidad sobre los paquetes IP. Todo ello abre enormes posibilidades para mejorar el

rendimiento de las redes y dar soporte a nuevas aplicaciones de usuario.

-13-

2.3 Servicios Integrados (IntServ).

La arquitectura de Internet de Servicios Integrados, IntServ [L. Wang, L. Zhang, 2000],

parte de las premisas de seguir utilizando el protocolo IP y de ofrecer servicio tanto "mejor

esfuerzo" como servicios de tiempo real. La idea fundamental de esta arquitectura radica en que

las aplicaciones se ven como un flujo dentro de la Internet y por cada flujo se deberá crear un

estado ("soft state") en cada uno de los enrutadores. En estos estados se realiza la reserva de los

recursos necesarios para ofrecer QoS a las aplicaciones. En la arquitectura IntServ es necesario

contar con un protocolo que crea, mantenga y elimine estos estados. Este protocolo es el de

reserva de recursos RSVP (Resource Reservation Protocol) [R. Braden, et al, 1997], se encuentra

presente tanto en los nodos extremos como los enrutadores. El nodo extremo de transmisión lo

utiliza para informar las características de QoS que requiere la aplicación y el nodo extremo de

recepción lo utiliza para realizar la reserva de recursos en la red. Los enrutadores hacen uso de

RSVP para transportar los requerimientos de QoS entre enrutadores vecinos. Como características

básicas de RSVP están su operación en aplicaciones unicast y multicast; y su aplicación a los

protocolos IPV4 e IPV6.

-14-

La arquitectura de servicios integrados se define un conjunto de mensajes para crear, mantener

y eliminar los estados en cada nodo de la red, para reservar recursos a solicitud de una aplicación. Una

aplicación en el nodo transmisor envía un mensaje "Path" hacia el nodo receptor para especificar los

requerimientos de tráfico y definir el trayecto que seguirán los paquetes de datos. Cuando el mensaje

"Path" llega al nodo receptor, este envía hacia el nodo transmisor un mensaje "Resv" para realizar

la reserva de recursos en cada nodo de la red definido por el mensaje "Path". Si es un nodo y al

recibir un mensaje "Path" o "Resv" no puede interpretar (por ejemplo, tipo de reserva no

definida), este nodo deberá generar un mensaje de error "PathErr" o "ResvErr" respectivamente.

Cuando los mensajes "Path" y "Resv" se reciben por los nodos correspondientes, los paquetes

de datos se envían a la red. Estos mensajes se deben enviar a la red cada 30 segundos para refrescar

las reservas asignadas. Cuando se realiza una reserva, se informa al nodo receptor con el envío de

mensaje "ResvConf." Una vez finalizado el envío de datos, los estados creados y refrescados en

cada nodo por los mensajes "Path" y "Resv" deberá ser eliminados por los mensajes "PathTear" y

"ResvTear" respectivamente tal como se ilustra en la siguiente tabla y la dirección de envío de

estos mensajes es ilustrada en la figura 7.

-15-

Tabla No. l. Parámetros de mensajes IntServ

Nombre Descripción

Path Específica los requerimientos de tráfico, y define el trayecto que seguiránlos paquetes de datos.

Resv Realiza la reserva de recursos en cada nodo de la red.

PathErr Mensaje de error, al enviar el mensaje

ResvError Mensaje de error, al no poder realizar la reserva de recursos en cada nodode la red.

ResvConf Cuando se realizo una reserva satisfactoriamente.

PathTear

Para finalizar la reserva de recursos en los nodos de la red.ResvTear

2.4 RSVP (Resource ReSerVation Protocol)

2.4.1 Introducción

El Protocolo de Reservación de Recursos se ha diseñado para permitir a los

nodos finales y enrutadores de las secciones de comunicación (tanto multicast como

unicast) comunicarse con el resto para establecer una ruta que pueda soportar la Calidad

de Servicio requerida. La Calidad de Servicio se define en una especificación de flujo

denominada flowspec.

RSVP identifica una sección por medio de una dirección, un tipo de protocolo de

transporte y un número de puerto destino. RSVP no es un protocolo de enrutamiento, se usa

para reservar recursos a través de la ruta que se establece por cualquiera de los protocolos

de niveles inferiores.

Para finalizar el envió de datos path.

-16-

2.4.2 Objetivo del diseño de RSVP.

RSVP se ha diseñado con los siguientes objetivos:

• Proporcionar la posibilidad de que receptores heterogéneos puedan hacer reservas de

acuerdo a sus necesidades. No se debe asumir que todos los receptores tienen las

mismas capacidades ni que requieran la misma Calidad de Servicio.

• Debe adaptarse a las variaciones de miembros en grupos multicast. La conexión o

desconexión de los miembros de un grupo multicast debe ser dinámica.

• Permitir a los usuarios especificar sus necesidades al nivel de aplicación para que los

recursos reservados para un grupo multicast pueda reflejar con precisión los recursos

necesitados.

• Permitir a los receptores seleccionar entre varios canales. Un receptor debe ser capaz

de controlar que paquetes son llevados en sus recursos reservados.

• Debe adaptarse a los cambios en las rutas unicast y multicast, RSVP utiliza el nivel de

red para estos propósitos y mantiene un estado de las rutas.

• Controlar la sobrecarga que produce el protocolo en la red para que no crezca

linealmente o peor con el número de participantes.

• Favorece el diseño modular para acomodar distintas tecnologías.

2.4.3 Principio de Diseño.

Para obtener los objetivos planteados en el punto anterior, el diseño de RSVP se

basa en seis principios básicos.

• Reserva iniciada por el receptor. Los receptores escogen el nivel de servicio

requerido y son responsables de iniciar y mantener la reserva activa mientras quieran

recibir datos. Esto es así porque el receptor es quien conoce sus limitaciones y la

Calidad de Servicio que recibe. Además esto permite la gestión de petición

heterogénea.

• Filtro de paquetes. La reserva de recursos en un enrutador asigna ciertos recursos a la entidad

que hace la reserva, pero no determina que paquetes pueden usar estos

-17-

recursos. Hay una función separada, llamada filtro de paquetes que selecciona los

paquetes que pueden usar estos recursos. Este filtro puede ser estático o dinámico y

permite establecer varios modelos de reserva.

• Proporcionar varios estilos de reserva. Por medio del filtro de paquetes se pueden

definir diferentes modelos de reserva. Actualmente existen tres estilos: libre, filtro fijo y

filtro dinámico.

• Mantener un "soft state" de la red. Durante una comunicación larga es posible que

nuevos miembros se unan al grupo mientras otros los dejan, y la ruta pueda cambiar

debido a cambios en la red. Por esto RSVP debe mantener un estado de la red. Esta

información se mantiene por medio de mensajes que periódicamente se envían para

refrescar el estado. RSVP distingue dos clases de información en cada enrutador, el

estado de la ruta y el estado de la reserva. Cada fuente envía periódicamente un

mensaje Path y cada receptor envía periódicamente un mensaje Resv.

• Control de sobrecarga del protocolo. La sobrecarga de RSVP se determina por tres

factores: el número de mensaje RSVP enviados, el tamaño de estos mensajes y la

frecuencia de refresco de los mensajes de ruta y reserva. Para reducir la sobrecarga

RSVP funde los dos mensajes mientras atraviesan la red.

• Modularidad. RSVP tiene interfaz con otros tres componentes en la arquitectura: (1) e l

flowspec que se maneja al nivel de aplicación o sesión; (2) el protocolo de

enrutamiento de red, que lleva los mensajes hasta los receptores; (3) el control de

admisión en red, que realiza las decisiones basado en le flowspec que está en los

mensajes de reserva.

2.4.4 Clases de Calidad de Servicio (QoS)

IETF ha considerado varias clases de QoS, dos se han especificado formalmente para

RSVP. Servicio Garantizado (Guaranted Service) y Servicio de Carga Controlada (Controlled-

Load Service).

-18-

2.4.4.1 Servicio Garantizado

Esta Calidad de Servicio está destinada para aplicaciones con requerimiento

exigentes de tiempo real. Esta calidad asegura un ancho de banda, un límite en el retraso

y ninguna perdida en las colas.

Como introducción, un flujo se describe usando un esquema "token bucket" y dada

esta descripción, cualquier elemento de la red ( un enrutador, una subred, etc.) calcula varios

parámetros describiendo como manejar los datos del flujo. Al combinar los parámetros de

los distintos elementos que recorre el flujo es posible calcular el retraso máximo que se

producirá en el flujo.

Cada enrutador caracteriza el servicio garantizado para un flujo determinado,

asignando un ancho de banda R, y un espacio de memoria (buffer space) B, que representa

los recursos que el flujo puede consumir. Esto significa que existe un ancho de banda R

entre emisor y receptor. Así para un flujo que siga las características de "token Bucket"con

un cubo de capacidad b y tasa r se puede calcular el limite del retraso como b/R siempre

que R sea mayor r. Para permitir desviaciones para este modelo perfecto se añaden dos

términos de error C y D; con lo que el limite del retraso se convierte en b/R + C/R + D.

El termino C es el error dependiente de la tasa. Representa el atraso que un datagrama en el

flujo pueda experimentar debido a la tasa de los parámetros en el flujo. El termino error D es

el error independiente de la tasa y representa el peor caso de variación de tiempo de tránsito a través

del enrutador.

Sin embargo se impone una tasa pico del flujo p que reduce los limites del retraso.

Además se tiene que tener en cuenta los efectos de la partición en paquetes en el flujo

considerando el tamaño máximo del paquete, M. Esto nos permite disponer de un limite

más preciso para el retraso:

(b-M)(p-R) (M+ Cros)Qdelay - + + Dmt (caso p > R >- r) (1)

(M + C tot)Qdelay = + Dtot (caso R >- p >- r) (2)

-19-

R (p-r) R

R

Donde C,0, y Dr0 representa el sumatorio de los términos de error C y D de cada

enrutador de la ruta.

Cada enrutador necesita ser informado de las características del tráfico, Tspec y

del flujo con las características de las reservas realizadas, Rspec, además necesita los

términos C. y D. que representa la suma de los términos de error C y D, de cada enrutador

desde el origen del mensaje. Los parámetros Tspec y Rspec son los siguientes:

Tabla No. 2. Parámetros Tspec y Rspec.

Parámetro Tspec Descripción Unidadp Tasa pico de flujo B es/sb (bucket depth) tamaño del contenedor B e sr (token bucket rate) tasa de trasmisión del Bytes/s

contenedorm Tamaño mínimo de un paquete BytesParámetros RspecR Ancho de banda Bytes/sS Stack term. Diferencia entre el retraso deseado y el

obtenido usando una reserva de ancho de banda R.

Para utilizar este esquema los enrutadores tienen que aproximarse al modelo de

flujo. Existen varios algoritmos de planificación como el WFQ (Colas Equitativas

Ponderadas), Jitter-EDD y Virtual Clock.

2.4.4.2 Servicios de Carga Controlada

Esta clase de servicio no proporciona garantía firme de que se cumplan unos

parámetros. Se puede indicar un Tspec para la Calidad de Servicio requerida, aunque no

es necesario incluir el parámetro de tasa pico p. Si el flujo es aceptado el enrutador

intenta ofrecer un servicio equivalente como en un flujo "best effort" en una red ligeramente

cargada. La diferencia es que este flujo no se deteriora aunque aumente la carga de la red.

-20-

2.4.5 Funcionamiento de RSVP

2.4.5.1 Mensajes de establecimiento de rutas

La siguiente figura 8 muestra un ejemplo de una sección multicast que involucra un emisor, SI y

tres receptores; RCV 1 -RCV3;

Upstream Downstream

Figura No. 8. Dirección de los mensajes RSVP.

Los mensajes primarios usados por RSVP son el mensaje path, que tiene su origen en el emisor,

y el mensaje Resv, que tiene su origen en el receptor:

� Mensaje path: su objetivo es primero instalar un estado del encaminamiento inverso a

través de la ruta, y segundo proporcionar a los receptores información sobre las

características del tráfico a enviar y de la ruta para que se puedan hacer las

peticiones de reserva adecuadas.� Mensaje Resv: realizan las peticiones de reserva a los enrutadores a lo largo del

árbol de distribución entre receptores y emisores.

Los mensajes pueden transportar dentro de datagramas IP usando el protocolo número 46 (en

otros sistemas se tendrá que usar el UDP).

Cada mensaje Path incluye la siguiente información:

-21-

Tabla No. 3. Transmisión de datos en tiempo real

Path mensaje Descripción

Phop Dirección del último nodo RSVP capaz de enviar este mensaje Path.

Sender Template Contiene la dirección IP del emisor y opcionalmente el puerto

Sender Tspec Define las características del tráfico

Adspec Opcional. Contiene información que es actualizada por cada enrutador, d4;la ruta. Contiene la información OPWA (One Pass With Advertising).

Cada receptor debe primero unirse a grupo multicast para empezar a recibir los

mensajes Path. Esta gestión de los grupos multicast está fuera del ámbito del protocolo RSVP.

2..4.5.2 Proceso y propagación de los mensajes Path

Cada enrutador del árbol de distribución intercepta los mensajes Path y verificar su

validez. Si se detecta un error el enrutador enviará un mensaje PathErr para informar 8i

emisor que no puede realizar ninguna acción apropiada. Asumiendo que el mensaje es válido

el enrutador hace lo siguiente:

• Actualiza el estado de la entrada de la ruta para el emisor identificado en el

Sender Template. Si no existe la ruta la crea. El estado de la ruta incluye

Sender Tspec,dirección. Pop es necesaria para encaminar los mensajes Resv en el

sentido contrario.

• Actualiza los contadores de limpieza de rutas a su valor inicial.

RSVP incorpora un protocolo de mensaje con refresco periódico para mantener un

estado de los enrutadores intermedios para proporcionar fiabilidad y seguridad. Para ello,

cada entrada en el enrutador tiene un controlador asociado que cuando llega a cero se

elimina la conexión. Para que esto no ocurra las rutas activas tienen que recibir un refresco por en

medio de mensajes Path a intervalos regulares. Este periodo debe ser menor al tiempo de los

contadores de limpieza para que no produzca desconexiones innecesarias.

Aparte de la eliminación de las rutas de forma automática, RSVP incluye el

mensaje PathTear para eliminar la ruta de forma activa.

-22-

2.4.5.3 Objeto ADSPEC

El objeto Adspec se puede incluir en los mensajes Path para enviar a los receptores las

características de la ruta de comunicación establecida. Este objeto consiste en una cabecera de

mensaje, un fragmento con los parámetros generales por defecto (Default General

Parameters), y al menos uno de los dos fragmentos del Servicio Garantizado o Servicio de

carga controlado:

Tabla No. 4. Parámetros Adspec.

Parámetros generales por defecto Descripción

Latencia mínima de la ruta Suma individual de las latencias de los enlaces

Ancho de banda de la ruta El mínimo ancho de banda de los enlaces

Global bit break Este bit lo pone a uno el emisor. Se pone a cero en elcaso de que el paquete pase por un enrutador que nosoporte RSVP para indicar que la información contenidapuede no ser valida.

Contador de salto IS Se incrementa en uno por cada enrutador RSVP.

PathMTU Path maximun transmission unit (Es el mínimo de lasMTU'S de los enlaces individuales de la ruta).

Parámetros de servicio garantizado

C" Valor total del parámetro C de emisor a receptor

D" Valor total del parámetro D de emisor a receptor

C. Suma compuesta del valor C hasta el anterior enrutador

D. Suma compuesta del valor D hasta el anterior enrutador

Break bit Mismo funcionamiento que global bit break

Parámetros generales Estos parámetros son opcionales pero si se incluyensustituyen los valores de los por defecto. Puede serutilizado por los enrutadores que tengan unosrequerimientos específicos.

Parámetros de servicio controlado

Break bit Equivalente al anterior

Parámetros generales Equivalente al anterior

-23-

Este paquete no podrá ser nunca fragmentado, por lo tanto el valor de M de una petición

de reserva no puede ser mayor que PathMTU. Toda esta información será actualizada por cada

enrutador RSVP a lo largo de la ruta.

2.4.5.4 Haciendo reservas usando OPWA

OPWA se refiere al modelo de reserva en el caso en que el emisor incluya en el

mensaje Path información Adspec. Si el emisor omite esta información el modelo de reserva se

llama de "una pasada" (One Pass) y en este caso no hay forma sencilla por parte de

receptor determinar el tipo de servicio obtenido.

Cuando el receptor recibe un mensaje Path extrae los siguientes parámetros del Sendei

Tspec: r, b, p, m. Además también extrae del objeto Adspec los siguientes parámetros: latencia

mínima de la ruta, Ces, Dc«; PathMTUy ancho de banda de la ruta.

El límite requerido por el retraso de cola Q~,, se calcula restando la latencia minim

de la ruta, del valor de retraso de emisor a receptor requerido por la aplicación receptora. E

receptor realizará un chequeo inicial evaluando la ecuación 2 para R igual a la tasa pico p.

S el resultado es mayor o igual que Qa,<,q se utilizará esta fórmula para calcular el valor

minima de R necesario para satisfacer Que; sino se utiliza la ecuación 1 para este propósito.

Est valor mínimo de R se obtiene insertando Q~ en la ecuación 1 o 2 con valores

determinado Cm, D", r, b, p M. Si el valor R excede el ancho de banda obtenido del

Adspec recibido s reducirá. El receptor entonces puede crear una especificación de la

reserva Rspec, que contiene el valor R de ancho de banda que se reservará en cada

enrutador y un término slac que será inicialmente cero. Rspec forma parte del mensaje Resv

cuyos parámetros son lo siguientes

-24-

Tabla No. 5. Parámetros Resv.

Resv message Descripción

Estilo de reserva Indica el estilo de reserva a utilizar

FilterSpec Especificación de filtro para identificar a los emisores

FlowSpec Se compone del Rspec y la especificación de tráfico, Tspec

ResvConf Opcionalmente se envía un objeto de confirmación conteniendola dirección IP del receptor

Este mensaje se envía de regreso por la ruta que ha recorrido. Por cada enrutador

que pasa de regreso, los mensajes se pueden fusionar con otros mensajes Resv con la

misma interfaz, de acuerdo a una serie de reglas que dependen del estilo de reserva,

obteniendo un nuevo FlowSpec y FilterSpec. Cada enrutador además realiza las siguientes

acciones:

• El FlowSpec se pasa al módulo de control del tráfico que aplica el control de admisión

para determinar si la reserva se acepta.

• Si la reserva es denegada, se envía un mensaje ResvErr.

• Si la reserva es aceptada, el estado de la reserva se actualiza de acuerdo con los

parámetros FilterSpec y FlowSpec. La reserva puede ser mezclada con otras reservas

de acuerdo con el estilo de reserva, y con esto creará un nuevo mensaje Resv.

2 .4 .5 .5 Término Slack

Cuando el receptor genera un Rspec en el mensaje Rserv se incluye un término slack,

S(ms) que inicialmente es cero. S representa la cantidad por la que el límite del retraso

estará por debajo del retraso requerido por la aplicación, asumiendo que cada enrutador

de la ruta reserva un ancho de banda R. Este término permite una mayor flexibilidad a los

enrutadores al hacer sus reservas locales.

Cualquier enrutador que use el término S para reducir su nivel de reserva debe

seguir las reglas en la ecuación 3 para asegurar que el límite del retraso de emisor a

receptor se satisface.

-25-

Donde C" x es la suma acumulativa de los términos de error C, para todos los

enrutadores hasta el emisor e incluyendo el actual elemento i, ( Ri,, S1) es la petición de

reserva recibida por el enrutador, i (R~, Ser) es la petición de reserva modificada unicast del

anterior enrutador en dirección al emisor.En otras palabras este elemento consume S1, , S w del término slack y puede usarla

para reducir su nivel de reserva asegurando que se cumpla la ecuación 3.

Como se vio en los objetivos de diseño, RSVP modela una reserva por medio de

dos componentes, una asignación de recursos y un filtro de paquetes. La asignación de

recursos específica que cantidad de recursos es reservarla mientras el filtro de paquete

selecciona que paquetes puedan usar los recursos. Está distinción y la posibilidad de

cambiar el filtro de paquetes dinámicamente permite a RSVP ofrecer varios estilos de reserva. Un

estilo de reserva captura los requerimientos de comunicaciones de nivel de aplicación.

Por ahora se han definido tres modelos de reserva:

• Libre (wildcard): Este modo indica que cualquier paquete con destino al grupo

multicast asociado puede utili7,ar los recursos reservados. Esto permite hacer una única

asignación de recursos a través de todas las rutas de distribución del grupo.

• Filtro Feo (Fixed Filter): Este modo indica que mientras dure la conexión el receptor

solo recibirá paquetes de las fuentes indicadas en la petición de reserva original.

• Filtro Dinámico (Dynamic Filter): Se permite durante la conexión modificar la función

de filtro. Esto permite la posibilidad de dinámicamente seleccionar un canal entre las

distintas fuentes. Esto requiere que se reasignen los recursos suficientes para

manejar el peor caso que es cuando todos los receptores pidan de diferentes fuentes.

2.4.5.6 Modelo de reserva de recursos

-26-

2.4.5.7 Tipos de enrutamiento para RSVP

Aunque se ha visto que RSVP no es un protocolo de enrutamiento si que hay cuatro

problemas que se deben tratar con el protocolo de enrutamiento: 1) Encontrar una ruta que soporte

la reserva de recursos.

2) Encontrar una ruta que tenga la suficiente capacidad disponible para un nuevo flujo. Se

puede optar por dos formas diferentes de encontrar esta ruta. Una podría ser la de

modificar los protocolos de enrutamiento y gestionarlos de acuerdo a un mecanismo de

control del tráfico. Alternativamente, el protocolo de enrutamiento podría ser

rediseñado para proporcionar múltiples rutas alternativas, y en la reserva podría

intentarlo en cada una de las rutas.

3) Adaptarse a un fallo de ruta. Cuando un nodo falla, el enrutamiento adaptativo

encontrará una ruta alternativa. El refresco periódico de RSVP automáticamente hará

una reserva en la nueva ruta. Pero, la nueva reserva puede fallar porque no haya

suficiente capacidad disponible en la nueva ruta. Esto es un problema de

dirnensionamiento y calidad de la red, que no pueda ser solucionado por los protocolos

de enrutamiento o reserva.

4) Adaptarse a un cambio de ruta (sin fallo). Los cambios de ruta pueden ocurrir sin

que se produzcan fallos. Aunque RSVP podría usar las mismas técnicas de reparación

que las descritas en el punto 3, esta solución podría producir una merma en la

Calidad de Servicio. Podría ocurrir que sí el control de admisión fallo en la nueva

ruta, el usuario vera una degradación del servicio innecesaria y caprichosa, ya que la

ruta original esta todavía funcional. Para evitar este problema, se sugiere un

mecanismo de fijado de rutas (Route Pinning).

RSVP esta actualmente diseñado para trabajar con cualquier protocolo de enrutamiento

disponible sin modificación. Esto puede provocar que se produzcan ciertas degradaciones en

la Calidad de Servicio al no cumplirse los anteriores requerimientos. Se espera que las futuras

generaciones de protocolos de enrutamiento incluirán mecanismos que en conjunción con

RSVP resolverán los problemas enumerados.

-27-

2.5 Servicios Diferenciados (DiffServ)

Esta propuesta plantea, asignar prioridades a cada uno de los paquetes que son enviados

a la red. Cada enrutador deberá analizar y dar un tratamiento diferencial a cada uno de estos

paquetes. En este enfoque no se necesita asignar ningún estado ni establecer algún proceso de

señalización en cada nodo. Esta es la razón principal porque DiffServ ofrece mejor

escalabilidad que IntServ. En el grupo de trabajo DiffServ de la IETF [K. Nichols et al,

1998], se define en el campo (DS Differentiated Services) [ K. Nichols, et al, 1998],

válido tanto para IPV4 e IPV6, como el campo donde se asignará las prioridades a los

paquetes, como se ilustra en la figura 9.

Figura No. 9. Subcampo DSCP, específica la prioridad de cada paquete de datos.

En el sub-campo DSCP (Differentiated Services Code Point, Punto de Codificación de

Servicios Diferenciados) es donde se especifica la prioridad de cada paquete de datos. La

arquitectura DiffServ consta de nodos extremos DS de entrada y salida, así como nodos DS

internos, tal como se ilustra en la figura 10.

-28-

Estos nodos DS conforman un dominio de servicio diferenciado y tienen un grupo de

políticas y grupos de comportamiento por salto o (PHB, Comportamiento por Salto) bien

definidos. Un dominio DS puede estar constituido por una o más redes bajo la misma

administración, siendo responsable de asegurar que los recursos sean adecuadamente

suministrados y reservados de acuerdo a un contrato de servicio o (SLA, Acuerdo de Nivel de

Servicio) entre el cliente y el proveedor de servicio.

El Nodo DS extremo debe ser requerido para realizar funciones de acondicionamientos de

tráfico entre los dominios DS que conecta, clasifica y establece las condiciones de ingreso de los

flujos de tráfico, teniendo en cuenta el contenido de los campos: dirección IP de origen y

destino, identificador de protocolo, puerto de origen y destino, y DS Code Point, Punto de

Codificación, conocido como clasificador MF (clasificador Multi Campo).

Los paquetes que transitan en el dominio DS están adecuadamente marcados para

seleccionar un PHB de un grupo de PHBs definido. Nodo DS interno debe estar disponible

para realizar limitadas funciones de acondicionamientos de tráfico o TC (como marcar DS

Code Point, Punto de Codificación) y se conecta solamente a otro nodo DS interno o a un nodo

DS extremo de su propio dominio. En estos nodos, la selección de un PHB es realizada solo

analizando el contenido DS Code Point conocido como clasificador BA (Behavior Agrégate

Classifier).

Los nodos DS de entrada son responsables de asegurar que el tráfico de entrada éste

conforma algún TCA o Traffic acuerdo de la condición (el TCA es derivado del SLA) entre

los dominios a conectarse. El nodo DS de salida debe de realizar las funciones de

acondicionamiento de tráfico o TC sobre los tráficos transferidos al otro dominio DS

conectado.

2.6 Red IntServ/DiffServ

Otra interesante arquitectura propuesta para la futura Internet es indicada en [Y.

Bernet, et al, 2000]. Aquí se plantea que las redes DiffServ puedan ser vistas como un

elemento de red en la trayectoria total extremo a extremo, para soportar el envío de QoS. Lo

que se espera es que las aplicaciones se conecten a redes periféricas IntServ para solicitar,

reservar y transferir los requerimientos de QoS, donde la clasificación MF y control de tráfico

-29-

por flujo es soportada. Entre las redes periféricas IntServ estará la red DiffServ, por donde

fluirán grandes volúmenes de tráficos, soportando control de tráfico agregado (control de tráfico

basado en la clasificación BA, análisis del DSCP).

2.7 Comentarios IntServ, DiffServ y MPLS

Uno de los principales problemas de la IntServ es la sobrecarga con mensajes RSVP

cuando se tiene un número elevado de flujos a reservar. De allí, se dice que IntServ/RSVP no es

escalable para redes que manejan grandes volúmenes de tráfico, como es el caso de

Internet.

Existen muchas soluciones propuestas para mejorar no solo los problemas de escalabilidad

de IntServ/RSVP en [L. Berger, et al, 2000], se propone establecer mensaje de acuse de recibo

Ack para indicar si un estado ha sido refrescado. De esta manera se evita enviar mensajes

de refrescos de manera seguida. En [L. Wang, L. Zhang, 2000], se plantea agrupar todos los

estados de un nodo que se relacionen con un nodo vecino adyacente, aplicar un algoritmo de

compresión a esta información de estado y luego enviarlo al nodo vecino. Con esta ultima

propuesta, se disminuye la sobrecarga del ancho de banda y sobrecarga del sistema, pero se

incrementa la sobrecarga de procesamiento de mensajes en cada enrutador.

La ventaja principal de DiffServ [S. Blake et al, 1998], es que no usa ningún protocolo

de señalización ni establece estados en cada nodo de la red. Esto hace que sea escalable para

redes como Internet. La principal observación de DiffServ es el trato igual para los paquetes

agregados de diferente aplicación. En efecto, una vez que se marque el DSCP (Differentiated

Services Code Pint) con un valor adecuado, este será tratado de igual manera sin distinguir

específicamente el origen de la aplicación.

Respecto a MPLS se puede citar varias ventajas. Primero, MPLS soporta cualquier tipo de

tráfico en una red IP sin depender de los protocolos de enrutamiento, capa de transporte y

esquema de direccionamiento. Segundo, la determinación del siguiente salto dentro de la red

MPLS es realizada solo analizando la etiqueta en lugar de analizar la cabecera del paquete IP.

Tercero, el proceso de conmutación en MPLS es realizado al nivel de hardware, obteniendo

mejores prestaciones para aplicaciones de tiempo real. Cuarto, es posible forzar un camino

dentro de la red MPLS, teniendo en cuenta aspectos de QoS como ancho de banda y

-30-

disponibilidad de buffer, en lugar de los algoritmos de enrutamiento actuales que considera

básicamente la menor distancia. Esto ultimo es una ventaja importante, ya que no siempre el

camino más corto es el menos congestionado y el más optimo para ofrecer una mejor QoS a

una aplicación en general. Es aquí donde se define ingeniería de tráfico (Traffic Engineering)

[X. Xiao, et al, 2000], como el proceso de controlar como el tráfico fluye a través de la red con el fin de

optimizar el uso de los recursos y mejorar el rendimiento de la red.

2 .8 SBM (Subnet Bandwidth Management)

SBM es un protocolo de señalización que permite comunicación y coordinación entre

nodos y conmutadores y que habilita el mapeo de QoS desde niveles superiores hasta este

nivel.

Un requerimiento fundamental de SBM es que todo el tráfico debe pasar a través de uno de los

conmutadores que tenga habilitado este protocolo de señalización. Los componentes

principales de SBM son:

Bandwith Allocator (BA), el cual mantiene el estado acerca de la localización de los

recursos y garantiza admisión y control de acuerdo a los criterios y políticas disponibles.

Requestor Module (RM) el cual reside en las estaciones finales y no en los switches.

RM mapea entre las prioridades del nivel 2 y los más altos niveles de acuerdo a las políticas de

QoS definidas. Por ejemplo si es usado en conjunto con RSVP el podrá mapear a los niveles

superiores basado en el tipo de QoS, garantizado o de carga controlada o por los valores

Tspec, Rspec o Filter-spec. El protocolo SBM provee mecanismos de señalización RM a BA o BA a BA

para iniciar las reservaciones.

-31-

CAPÍTULO 3

Análisis de las prestaciones de (QoS) del equipo de la red Universitaria

3.1 Introducción

En cada uno de los nodos de la red Universitaria se utilizan equipos Switch-

Enrutador para la operación de la red, los equipos son de la marca Enterasys

Networks. También se cuenta con equipos de Calidad de Servicio de diferente marca

como el QoSWorks de Sitara Networks y el PacketShaper de Packeteer y con un

Enrutador de la marca Cisco 7500 para Internet 2. A continuación se explica las

características técnicas de cada uno de los nodos.

3.2 Análisis de la Dorsal Universitaria

Análisis de la distribución de los equipos de la Red Universitaria, así como su conexión

a los diferentes campus universitarios, es una dorsal enrutado (basado en enrutadores).

-32-

3.3 Análisis de Equipos de Frontera a Internet Comercial

3.3.1 PacketShaper 6500

Son ideales para el uso en la red Universitaria, correos electrónicos

congestionados, las transferencias de archivo y en si todas las aplicaciones de un

usuario pueden proporcionar un serio problema la red de la Universidad de

Colima. PacketerShaper es la solución para eliminar estos problemas. Con

PacketerShaper, se puede controlar el funcionamiento para satisfacer todas sus

necesidades y a los de los usuarios.

3.3.1.1 Controles de Funcionamiento

Paso 1: PacketShaper clasifica automáticamente el tráfico por la red basado

en categorías, el protocolo, la subred, el URL y otros criterios. PacketShaper va

más allá del puerto y del esquema de direcciones IP ya que su capacidad de capa 7 lo hace más

eficaz.

Paso 2: PacketShaper proporciona el análisis detallado del funcionamiento y

eficacia de la red, describiendo la utilización máxima y media del ancho de banda.

Paso 3: Optimiza la asignación de políticas basado en el ancho de banda,

PacketShaper establece un control del tráfico de paso de los que sean menos

urgentes y específica un limitado acoplamiento de acceso a la WAN. Usted específica

la asignación de ancho de banda a cada usuario. PacketShaper previene la congestión

en flujos de entrada y salida; elimina descartes innecesarios del paquete y las

retransmisiones, también controla con mucha eficacia usos basado en UDP.

Paso 4: PacketShaper tiene la capacidad de divulgación extensa tales como:

informes, gráficos, estadísticas y SNMP MIBs. Con acuerdo al nivel de servicio, se

pueden definir estándares de funcionamiento, comparar funcionamiento real con

metas con acuerdo de nivel de servicio y generar informes de conformidad.

PacketShaper se apoya con las interfaces de LAN Ethernet 10/100 Mbps y

de 10/100/1000 Mbps y este está instalado en un segmento de LAN que se conecta a la

WAN. Se integra con las redes existentes y no requiere de ningún nuevo protocolo,

reconfiguración del enrutador, cambio de topología. PacketShaper no es un punto de

fallo de la red. Dos

-33-

PacketShaper se pueden desplegar en paralelo para proporcionar redundancia y un

recurso seguro al cliente.

3.3.2 SSR 8000

Esta familia representa una generación nueva de soluciones para la asignación

de rutas. Su diseño sirve para apoyar a la red de la Universidad de Colima con

grandes necesidades de flujo de información, el SSR-8000 posee capacidad a

velocidad de cable, conteniendo 8 slots, con capacidad de asignar la mejor ruta

superior y asegurar las redes tanto internas como externas.

El SSR-8600, y SSR-8000 entran de lleno a su función a una velocidad

IP/ IPX, soporta unicast (IP: RIP, OSPF, BGP, IPX: RIP) y multicast (IGMP,

DVMRP, PIM-SM), con capacidad para procesar 16 Gigabits por segundo, el SSR-

8000 tiene capacidad para excederse de 15 millones de paquetes por segundo y se

puede configurar a 112 10/100 por puerto o a 28 puertos Gigabit Ethernet.

El SSR-800 único en su arquitectura lo habilita para dirigir paquetes

basados en información de Capa 4 o en información de su fuente y destino

tradicional en Capa 3, garantiza confiabilidad a altas velocidades de fin-a-fin

proporcionando Calidad de Servicio (QoS ).

El SSR-8000 soporta la arquitectura de QoS de Servicios diferenciados, con el

estándar IEEE 802.1 p.

3.3.3 FireWall

3.3.3.1Introducción

La misión de los cortafuegos de Internet es garantizar la seguridad de nuestro

equipo ante los peligros cibernéticos de la red de área local (LAN) o bien, mantener

a los miembros de esa LAN al margen de las malignas intenciones de Internet.

El funcionamiento de éste tipo de programas se basa en el "filtrado de paquetes".

-34-

Todo dato o información que circule entre nuestro PC y la Red es analizado por

el programa (firewall) con la misión de permitir o denegar su paso en ambas

direcciones (Internet-->PC ó PC--->Internet). Este dispositivo no implementa

propiamente ninguna arquitectura de QoS.

3.4 Análisis de Frontera a

Internet 2 3.4.1 Cisco 7500

La expansión rápida del Internet ha cambiado fundamentalmente las Universidades.

Con este crecimiento de usuarios la Universidad busca ampliar el ancho de banda de la

WAN. Igualmente se mira a la comunidad que utiliza el servicio de la Web con una

mayor demanda para tener acceso a diferentes páginas por Internet. Estos factores

requieren que el servicio de la red sea más eficiente y sin congestionamiento de tráfico.

El Cisco 7500 Serie es un Enrutador con un ancho de banda

avanzado LAN/WAN, proporciona redundancia, fiabilidad, y ejecución.

Una arquitectura distribuida que usa Procesadores de interfase Universales tipo

(VIPs), es la llave del Cisco 7500's. Cada VIP tiene su propio procesador, que es

capaz de cambiar paquetes de datos del IP y provee servicios en la red. En este

escenario cuando los paquetes aumentan en la red, Cisco 7500 ejecuta un programa

el cual hace conexiones a un grupo de computadoras para evitar el congestionamiento.

Además de ejecutar la conmutación de paquete, el VIPs puede proveer

también un esquema de IP distribuido que conecta a una red de computadoras con

diferentes tipos de servicios, incluyendo controles de acceso, QoS, y tráfico

(NetFlow). Con el VIPs desconectado estos IP y sus funciones del servicio

cambian a RSP, el RSP puede consagrar todo sus ciclos en su CPU y manejarlas a otras

tareas esenciales.

Este dispositivo soporta la arquitectura de Calidad de Servicio de servicios

diferenciados.

-35-

3.4.2 QoSWorks 8000

QoSWorks es la primera plataforma de QoS de la industria para integrar

todas las herramientas de calidad de servicio que los administradores de red necesitan

para dar prioridad a tráfico crítico. Es la respuesta a los administradores de la red que

se enfrentan a realizar actividades de balanceo de tráfico de la red en las horas pico y

el uso adecuado en el ancho de banda.

Usando un sofisticado grupo de políticas basado en jerarquías, proporciona

un control muy preciso a cada usuario conectado en la WAN. Así QoSWorks 8000

garantiza un buen funcionamiento en los momentos críticos con ahorros substanciales de

ancho de banda.

QoSWorks es el primer dispositivo altamente escalable que integra todos

los mecanismos necesarios de QoS para manejar la gama más amplia de tráfico con

una gran eficiencia a grandes velocidades o ráfagas. QoSWorks proporciona un

fácil manejo para eliminar la necesidad de ocuparse de políticas múltiples que serían

necesarios en una conexión extremo a extremo.

Un cache integrado es más eficiente que una solución múltiple. Por

ejemplo, cada dispositivo tiene su propio clasificador. Esto significa que cada

paquete tiene que ser procesado dos veces. Además, el cache integrado en la interfaz

de QoSWorks no requiere la reconfiguración o del despliegue de un conmutador de

capa 4 para volver a dirigir peticiones al cache.

QoSWorks permite a los administradores de red:

• Habilitar o inhabilitar sobre un caché base políticas.

• Crear las políticas necesarias para restaurar peticiones

de modo que estas

funciones no comprometan el funcionamiento crítico en uso.

Cuando la red entra en operación, inmediatamente sé monitorea la

circulación del tráfico en la red y comienza a clasificar a alta velocidad las direcciones

de los paquetes IP y el tráfico no IP. Este proceso de auto-descubrimiento trabaja

esencialmente "escuchando" las conversaciones existentes (es decir, la circulación),

sobre la red e identificando los diferentes tipos de tráfico que considera, por ejemplo

el tráfico de la Web (http y ftp), los correos electrónicos y aplicaciones de ERP.

Las aplicaciones y usos son clasificados por varios parámetros como son:

-36-

• Fuente y destino de las direcciones IP.

• Protocolo de red.

• Puerto de red.• Subred.

Para proporcionar una solución extremo a extremo de la base al borde, se

aplica el paquete de DiffServ a través de TOS (precedencia de IP) para ajustarse a cada

política.

QoSWorks utiliza un sistema basado en una política de jerarquías que permite

a los encargados de la red dividan un acoplamiento fisico en un número de

acoplamientos virtuales lógicos jerarquizados a través del diseño lógico de la red. Para

cada uso y/o usuario / usuario-grupo en el acoplamiento virtual se especifican los

siguientes ajustes.

• Mínima garantía en el ancho de banda (Kbps).

• Máxima explotación del ancho de banda.

• Prioridad.

• Secciones de ancho de banda (Kbps por flujo, usado para control de

admisión).

• Control de admisión.

• Cache (permitir / negar).

• Ejecución de alarmas (superior y inferior).

QoSWorks tiene la capacidad de controlar simultáneamente el ancho de banda

y la prioridad para cada grupo. Esto se aplica a todos los tipos de tráfico incluyendo

tráfico TCP/IP y del UDP y el tráfico que no contiene direcciones IP como el IPX y

Appletalk. Cualquier ancho de banda asignado se puede compartir dentro del grupo

basado en prioridades. Estas prioridades basadas en políticas se pueden aplicar en varias horas

del día automáticamente.

El tiempo real en el se que supervisa y divulga, es uno de los desafios más

dificiles para los administradores de la red, por lo que es necesario fijar políticas

para obtener información exacta sobre quién está utilizando la red,

cuanto y para qué propósito. QoSWorks proporciona una ventana en tiempo

real de todo el tráfico que atraviesa la red, esto

-37-

proporciona un informe de cuanto ancho de banda se está consumiendo para

cada usuario / aplicación y como estos usuarios / aplicación están usando los recursos de la red.

QoSWorks está desarrollado en una clara eficaz política. Para cada grupo se le

asigna un ancho de banda determinado por la política del administrador de la red.

Este dispositivo soporta las arquitecturas de Calidad de Servicio servicios

diferenciados y servicios integrados.

3.5 Análisis del Área de Servidores

3.5.1 SmartSwitch 6000

SmartSwitch 6000 es una plataforma de conmutación modular de cinco ranuras,

basada en chasis, diseñada para admitir una amplia gama de densidades de puertos en la

línea extremo a extremo de switches LAN, WAN y ATM de Enterasys.

Con su arquitectura distribuida de alta velocidad, el SmartSwitch 6000

representa una solución viable y de excelente rendimiento.

El diseño modular tolerante a fallos proporciona la máxima funcionalidad, conteniendo

cinco ranuras para Ethernet 10/100 y ATM conmutado, con enlaces ascendentes de alta

velocidad a Gigabit Ethernet, FDDI, ATM y WAN.

Clasifica las capas 3 y 4 para VLANs, asignación de prioridades de clase de

servicio / tráfico, y control de flujo.

El procesamiento distribuido del switch permite la escalabilidad del SmartSwitch

6000 hasta más de 10.000.000 de paquetes por segundo, con un ancho de banda de

más de 16,5 Gbps.

El backplane Frame Transfer Matrix, escalable y de alta velocidad, proporciona una

conexión independiente y pasiva desde cada módulo a cada uno de los demás módulos del chasis.

Implementación basada en estándares de Ethernet y Fast Ethernet, y además en los emergentes

estándares de Gigabit Ethernet, VLANs, clase de servicio y control de flujo.

Diseñado para ofrecer acceso conmutado de equipos de sobremesa a dorsal

de alta velocidad como las tecnologías Fast Ethernet, Gigabit Ethemet, FDDI, ATM y

WAN, el SmartSwitch 6000 proporciona el rendimiento de conmutación que se espera

del acceso

-38-

dedicado. La FTM proporciona a cada módulo una conexión backplane independiente a

todos los demás módulos del chasis, dando una capacidad de ancho de banda del

sistema de más de 16,5 Gbps.

Puesto que muchas de las infraestructuras de hoy están construidas alrededor de

servicios de Ethernet 10/100 Mbps conmutado enlazados con dorsal de alta velocidad,

el SmartSwitch 6000 ofrece escalabilidad sin pérdida de prestaciones. El SmartSwitch

6000 es un sistema de chasis modular diseñado para aceptar una familia de módulos

host. Un solo chasis soporta hasta cinco módulos de interfaz, además de dos fuentes

de alimentación redundantes con compartición de carga.

El SmartSwitch 6000 ha sido diseñado con motores de conmutación

totalmente distribuidos dentro de cada módulo para realizar el procesamiento de

paquetes localmente, dentro de cada módulo. Los módulos que están dentro del

SmartSwitch 6000 pueden ser gestionados como una sola entidad, actuando un solo

módulo como agente proxy para todo el chasis. Además, estos módulos

proporcionan un completo soporte RMON para la monitorización y control remotos de

potenciales problemas de la red. Este primer switch ofrece todas las características de un

switch de alta tecnología, incluyendo control de tormentas de transmisión, RMON,

mirroring de puertos y capacidades de trunking de puertos.

Una conectividad fiable de alta velocidad a través de múltiples tecnologías y protocolos.

Verdadero rendimiento plug-and-play para una fácil configuración; permite añadir, mover

y cambiar módulos.

El SmartSwitch 6000 también aprovecha las inversiones realizadas por los

clientes en analizadores externos, sondas RMON y otros dispositivos de gestión a través

de su función de mirroring de puertos. Ésta permite mapear todo el tráfico de

cualquier puerto a este tipo de dispositivo conectado a otro puerto, permitiendo a los

administradores de red hacer un mejor seguimiento del rendimiento del switch y

realizar cualquier modificación o ajuste que se necesite.

Otra característica clave del SmartSwitch 6000 es su capacidad para utilizar

puertos conmutados al unísono, también llamado Trunking de Puertos. Este enfoque en

efecto conecta dispositivos a través de múltiples puertos conmutados, lo que resulta en

más ancho de banda disponible para aquellas aplicaciones que de otra forma pueden

sobrecargar los enlaces

-39-

individuales entre switches. Los administradores de red ahora tienen una mayor

flexibilidad para configurar el switch según sus necesidades exactas, hasta el nivel de

la demanda específica de ancho de banda de cada usuario.

El SmartSwitch 6000 soporta la arquitectura de Calidad de Servicio servicios

diferenciados.

3.6 Análisis del Centro de la Topología.

3.6.1 Switch-Router, SSR-8600.

Diseñado para el dorsal corporativo, el SmartSwitch-Routerr de la serie 8000 en

chasis, proporciona enrutamiento IP/IPX a velocidad de cable con todas las funciones,

tanto unicast como multicast. El caudal de datos supera los 15 millones de Mpps

para el SSR 8600 de 8 ranuras (XP 8000) y 31 millones de Mpps para el SSR 8600 de

16 ranuras (XP 8600) con una masiva capacidad de tablas y redundancia.

3.6.1.1 Características y Ventajas

• Completamente basado en estándares

* Encaminamiento a velocidad de cable IP/IPX

• Degradación cero funcionalmente completo

• El proceso de rendimiento de las rutas es de 30 Mbps

• Soporta hasta 240 puertos de 10/100 Mbps

• Puertos Ethernet de hasta 60 gigabits

• HSSI e interfaces WAN seriales

• Software que soporta QoS a velocidad de cable

• Filtros de seguridad en las capas 2, 3 y 4 a alta velocidad

• Alta velocidad en los puertos RMON/RMON2

• Soporta Multicast a velocidad de ráfagas

• 800.000 Direcciones del MAC en capa 2

-40-

* 4.000.000 Flujos de aplicación en capa 4

* Estructura de conmutación sin bloqueo

• 120 puertos para 100 Base-FX

• Compresión y encriptación WAN

• 250,000 rutas en la capa 3

• 20,000 seguridad / filtros de acceso

• 4,096 VLANs

• Conmutación del flujo de aplicación en la capa 4 a velocidad de cable

• CPU redundante y abastecimiento de energía

• Soporta SNMP, y Línea Interfaz de Comando (CLI)

• Por Puerto 4MB

• 1MB buffering per 10/100 port

• IP Routing: RIPv1/v2, OSPF, BGP-4

• IPX Routing: RIP, SAP

• Soporta Multicast: IGMP, DVMRP

• Soporta QoS: en nivel de aplicación, RSVP

• IEEE 802.1 p

• IEEE 802.I Q

• IEEE 802.ld

• IEEE 802.3

• IEEE 802.3u

• IEEE 802.3x

• IEEE 802.3z

• RFC 1213 -MIB-2

• RFC 1493 - Bridge MIB

• RFC 1573 - Interfaces MIB

• RFC 1643 - Ethernet like interface MIB

• RFC 1163 - Protocolo BGP

• RFC 1267 - BGP-3

• RFC 1771 - BGP-4

• RFC 1657 - BGP-4 MIB

-41-

• RFC 1723 - RIP v2

• RFC 1742 - RIP v2 MIB

• RFC 1757 - RMON

• RFC 1583 - OSPF Version 2

• RFC 1253 - OSPF v2 MIB

• RFC 2096 - IP Forwarding MIB

• RFC 1812 - Enrutador requirements

• RFC 1519 - CIDR

• RFC 1157 - SNMP

• RFC 2021 - RMON2

• RFC 2068 - HTTP

• RFC 1717 - The PPP Multilink Protocol

• RFC 1661 - PPP (Point to Point Protocol)

• RFC 1634 - IPXWAN

• RFC 1662 - PPP con encapsulamiento HDLC.

De lo visto anteriormente este dispositivo soporta la arquitectura de Calidad de Servicio

Diferenciados (802.1p) y la arquitectura de servicios integrados (no esta funcional al 100%

en estos dispositivos).

3.7 Análisis de los Equipos en los Campus

3.7.1 Facultad de Medicina, Sociales y Trabajo Social

Cuentan con el SmartSwitch-Router 2000, el cual proporciona conmutación y

enrutamiento de alta densidad a velocidad de cable de 10/100/1000 Mbps con un caudal de

datos que supera los 6,0 millones de paquetes por segundo. Los administradores de red

pueden proporcionar ahora Calidad de Servicio al nivel de aplicación basada en políticas a

equipos de

* RFC 1058 - RIP v1

* RFC 1490 - Multiprotocolo de Interconexión sobre Frame Relay.

-42-

sobremesa, proteger los enlaces a la dorsal y los servidores con listas de control de acceso,

reúne detallada información contable con RMON y RMON2 por puerto, y pueden usar VLANs e

IP Multicast.

Basada en la información de las capas 1, 2, 3 y 4, el SSR-200 permite que los administradores

de red identifiquen el tráfico y establezcan las políticas de QoS, sin comprometer el

desempeño a velocidad de cable.

Este enrutador puede garantizar ancho de banda en función de una aplicación, por ello se

facilita el tráfico de alta prioridad aún durante las horas pico de uso. Las políticas QoS pueden

ser suficientemente amplias para abarcar todas las aplicaciones en la red, o para relacionarse

específicamente a un flujo de aplicación sencilla de host a host.

A diferencia de los enrutadores convencionales, el desempeño de la SSR-8000, no se

degrada cuando se mejoran los filtros de seguridad. La seguridad a velocidad de cable, que se

obtiene a través de 20,000 filtros habilita a los administradores de la red para que se beneficien

tanto del desempeño como de la seguridad en las informaciones de las capas 2, 3 y 4,

posibilitando que los administradores de red controlen el acceso. Basado no solo en direcciones IP, sino

también en flujos de aplicación de host a host.

• En la capa 4 procesa 60 millones de paquetes en rendimiento

• Capacidad

• 256,000 flujos de aplicación en la capa 4

• 180,000 direcciones MAC en capa 2

• 50,000 rutas en capa 3

• 20,000 filtros de control de seguridad / acceso

• buffering 3 MB per port Gigabit

• 4,096 VLANs

• Soporta SNMP, y Línea Interfaz de Comando (CLI)

• IP Routing

• RIPv1/v2, OSPF, BGP-4

• IPX Routing

• RIP, SAP

* Soporta IP/IPX unicast y multicast routing* No se bloquea la interconexión a 8 Gbps de la conmutación

-43-

* Soporta Multicast

• IGMP, DVMRP

• IEEE 802.1p

• IEEE 802.1 Q

• IEEE 802.1 d

• IEEE 802.3

• IEEE 802.3u

• IEEE 802.3x

• IEEE 802.3z

• RFC 1213 -MIB-2

• RFC 1493 - Bridge MIB

• RFC 1573 - Interfaces MIB

• RFC 1643 - Ethernet like interface MIB

• RFC 1163 -BGP

• RFC 1267 - BGP-3

• RFC 1771 -BGP-4

• RFC 1657 - BGP-4 MIB

• RFC 1058 - RIP v1

• RFC 1723 - RIP v2

• RFC 1724 - RIP v2 MIB

• RFC 1757 - RMON

• RFC 1583 - OSPF Version 2

• RFC 1253 - OSPF v2 MIB

• RFC 2096 - IP Forwarding MIB

• RFC 1812 - Requerimientos de Enrutador

• RFC 1519 - CIDR

• RFC 1157 - SNMP

• RFC 2021 - RMON2

• RFC 2068 - HTTP

• RFC 1717 - The PPP Multilink Protocol

-44-

* RFC 1661 - PPP (Point to Point Protocol)

• RFC 1634 - IPXWAN

• RFC 1662 - PPP in HDLC Framing

• RFC 1490 - Multiprotocolo de Interconexión Frame Relay

El SSR-8600, soportar arquitecturas de Calidad de Servicio diferenciado 802.1p

3.7.2 CENEDIC, DIGESET Y BIBLIOTECA DE CIENCIAS

Disponen del SmartSwitch 6000, antes mencionado

3.7.3 Facultades de la Universidad de Colima

El resto de las Facultades cuentan con un enrutador SSR-2000 para proporcionar servicio

de Internet a sus respectivas Facultades.

3.7.4 Campus San Pedrito

Cuenta con un enrutador cisco 1005, el cual une sitios remotos WAN conectando sitios

pequeños y céntricos como una Ethernet LANs local.

El enrutador incluye las siguientes características:

• Ethernet 1 ObaseT con conexión de puerto RJ45.

• Consola de puerto RJ45.

• Un puerto serial DB-60, para apoyar en los tipos de comunicaciones WAN.• Permanente y cambio sincrono WAN, enlaza a una rapidez por arriba de 2.048 Mbps.

• Enlace asíncrono EIA/TIA-232 WAN con una rapidez por arriba de 115.2 Kbps.

• Soporta lo siguiente conexiones WAN, protocolo Punto por Punto (PPP), alto nivel de

datos con enlaces (DIC), enlace de balance (LAPB), Frame Relay, servicio de datos

(SMDS) y X.25.

-45-

3.8 Análisis de los Equipos de las dependencias

• 80% cuentan con Switches (VHS).

• 20% aun permanecen con hubs.

-46-

CAPÍTULO 4

Propuesta del Esquema de Calidad de Servicio QoS

4.1 Introducción

De acuerdo a los últimos experimentos de implementación de la QoS en una red IP utilizando

el modelo de Servicios integrados (IntServ), se garantiza la calidad de servicio para un flujo de

datos de una conexión fin-a-fin. Los resultados obtenidos se presentaron en la red de la Universidad de

Colima, donde las conclusiones a las que se llegaron fueron las siguientes.

Es posible ofrecer y garantizar un nivel de Calidad de Servicio especificado a un usuario. Sin

embargo si se piensa en un esquema como el de Internet [X. Xiao, L. Ni, "Internet QoS: A Big

Picture", IEEE Network Magazine, 1999], el ofrecer este tipo de servicio personalizado fin-a-fin o

exclusivo para una sola conexión tendría la consecuencia de hacer un mal uso del ancho de banda,

ya que dos usuarios utilizarían este recurso en forma dedicada. También la administración

(gestión de la QoS) para el establecimiento de conexiones seria compleja.

Basándose en las conclusiones de los resultados prácticos obtenidos, el siguiente paso para la

implementación de la QoS en la red de la Universidad de Colima, es el establecer dominios de QoS,

en los cuales el tráfico sea tratado en forma diferente de acuerdo a las políticas de QoS de estos

dominios. [S. Shenker, et al, "Specification of Guaranteed Quality of Service", RFC 2212, 1997]. Esto

simplificará la gestión de la QoS teniendo control sobre el tráfico local. A continuación se explicará

esto a detalle.

4.2 Dominios de QoS

Un Dominio de QoS es aquella red que tiene un intervalo de direcciones válidas de Internet

la cual tiene la capacidad de manejar Calidad de Servicio entre sus nodos y tiene definido un

plan de políticas de QoS basado en la diferenciación de tráfico o servicios, además

-47-

tiene la capacidad de comunicarse y llevar acuerdos de QoS con otros dominios. Un ejemplo

se muestra a continuación en la siguiente figura.

De aquí es la propuesta de implementar un esquema de servicios diferenciados.

4.3 Servicios diferenciados

Una aproximación para otorgar Calidad de Servicio es diferenciar entre el conjunto de

paquetes que circulan por la red. Cuando se desarrolló el concepto de conmutación de

paquetes, se aplicó un servicio de mejor esfuerzo, el cual trata los paquetes sin hacer

ninguna diferenciación entre los diferentes tipos de flujos. Todos los paquetes reciben la

misma prioridad al momento de ser procesados por el calendarizador de paquetes (el cual se

encarga de decidir cual paquete es el que va a pasar primero al enlace). Una manera de

mejorar este esquema del mejor esfuerzo, es tratar a los paquetes de manera diferente,

tomando la decisión de cómo procesarlo dependiendo del contenido del encabezado del

paquete. Los campos que son de utilidad en el encabezado para el manejo del paquete son

los campos de dirección fuente y destino, el puerto de origen y destino, tipo de servicio y

el protocolo. El enrutador basándose en estos datos puede tomar una decisión de cómo procesar el

paquete. Sin embargo, cuando la cantidad de paquetes es muy grande –varios millones de paquetes por

segundo- esto puede repercutir en el rendimiento del enrutador.Si existen similitudes entre diferentes paquetes, es posible clasificarlos en grupos y

tomar decisiones de cómo procesarlos dependiendo del grupo al que pertenezca un paquete.

Este mecanismo se logra reservando ciertos bits en el encabezado del paquete, de

hecho el campo de tipo de servicio del protocolo Ipv4 (ToS) estaba reservado para este

-48-

propósito y definir en él, el tipo de servicio que se le debe aplicar al paquete de acuerdo a las

políticas que se hayan especificado para ese propósito.

4.3.1 Servicios diferenciados

A diferencia de la arquitectura de servicios integrados, en donde es necesario el hacer

una reservación del canal, de manera análoga al servicio telefónico, y donde existe una

señalización para mantener la reservación, en la arquitectura de servicios diferenciados, los

paquetes son clasificados únicamente en el dispositivo de acceso a la red, y ya dentro de la red, el

tipo de procesamiento que reciban los paquetes va a depender del contenido del

encabezado.

El esquema de servicios diferenciados delimita las funciones que se tienen que realizar

en los nodos de ingreso y en los nodos internos de la red. Los nodos de acceso a la red

se encargan de la clasificación y de especificar el contenido del campo DS (Differentiate

Service). Los nodos interiores (Dorsal de la red Universitaria) se encargan del reenvío de los

paquetes dependiendo del contenido del campo DS.

La clasificación que se haga del paquete, queda especificada en el contenido del campo

ToS del encabezado del paquete IP.

La figura siguiente nos muestra una arquitectura de servicios diferenciados. La red consta de

dos tipos de nodos: de acceso a la red e internos.

-49-

Los nodos de acceso son los que se encuentran entre la red de las DES y la dorsal.

Permiten interconectar la red de la dependencia con otras redes o con la misma Intemet

[Tsuchiya, P.F. 19911. Los nodos internos, son los que se encargan de realizar las funciones del reenvío

de paquetes de acuerdo a las políticas de Calidad de Servicio que se tengan

especificadas.

Los nodos internos pueden manejar los paquetes en forma diferente dependiendo del

contenido del campo ToS. De los 8 bits de este campo, solamente se utilizan los primeros 6

bits. Los dos bits restantes se encuentran reservados para aplicaciones futuras. Estos seis bits

forman el campo DiffServ (DS) del encabezado del paquete de IP. Cada una de las 64 (2&

posibles combinaciones puede significar una forma diferente de tratar los paquetes por parte de

los enrutadores medulares. A cada una de estas posibles formas de tratar al paquete, se le

llama "Per Hop Behavior" (PHB).

4.4 Nodos de acceso

Los nodos de acceso a la red realizan una serie de acciones a los paquetes que son

recibidos por parte de los usuarios:

• Clasificación• Control de la tasa (rate control)

• Medición (metering)• Etiquetamiento (marking)

La clasificación de los paquetes se realiza de dos maneras dependiendo del tipo de

usuario que este conectado a los nodos de acceso, la clasificación o determinación de que PHB se le debe

aplicar al paquete dentro de la red, se realiza tomando en cuenta los siguientes seis campos del

paquete IP:

• Dirección IP de la fuente.

• Dirección IP del destino.

• Protocolo de transporte (TCPIUDP)

• Campo DiffServ (DS) en el paquete de llegada.

• Puerto de la fuente en el encabezado de TCP.

• Puerto destino en el encabezado de TCP.

-50-

Las reglas que mapean un paquete a un PHB determinado se llaman reglas de

clasificación (classification rules, clasificador de reglas). Las reglas de clasificación no

necesariamente tienen que especificar los 6 campos. La regla puede ser una combinación de dos

o más campos como por ejemplo, el protocolo de transporte y la dirección del puerto

destino.

El valor del campo DS que corresponde a un PHB se le llama DiffServ Code Point. La

especificación del DiffServ indica que los códigos DiffServ deben ser asignados por el

proveedor de servicios.

Entonces, la manera en que se lleva a cabo la diferenciación de servicios, es mapeando

estos códigos a su PHB correspondiente en cada uno de los nodos de la trayectoria dentro de la red.

Los PHB se llevan a cabo por medio de calendarizadores y/o manejadores de colas.

El marcado de los paquetes es realizado por condicionadores de tráfico en las fronteras

de la red. Así mismo, estos condicionadores también realizan las funciones métricas, moldeo del

tráfico de acuerdo a ciertas políticas del ISP.

4.5 Definición del campo de servicios diferenciados (DS)

Para aplicar la diferenciación de servicios se definió un campo que sustituyera las

actuales definiciones del campo ToS en Ipv4 y el Traffic Class del Ipv6 [S. Deering, R.

Hinden, "Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification", IETF Standards Track RFC 2460,

December 1998].

En la siguiente figura, se ilustra el campo tipo de servicio (TOS) del datagrama IP, donde se

sustituyera el campo ToS por el campo DS (DiffServ).

VER HLEN

IDENTIFICACION FLAG DESP. DEL

PROTOCOLO CHECKSUM

DIRECCION IP DE LA FUENTE

DIRECCION IP DEL DESTINO

OPCIONES IP RELLENO

Figura No. 14. Formato del paquete IP, donde se indica el tipo de servicio.

-51-

TOS (campo DS)

Los primeros 6 bits son utilizados como parte del código mientras que los últimos dos bits

deben ser ignorados por los nodos que tengan implementado Dift erv. La estructura del

campo DS se muestra a continuación:

Figura No. 15. Campo ToS del protocolo Ipv4.

Donde DSCP = DiffServ Code Point.SU = Sin uso.

Cada código mapea un PHB determinado. Actualmente existen 4 PHB specificados

para ser usados dentro de una red de servicios diferenciados:

• comportamiento por omisión (Default Behavior)

• Selector de clase

• Tránsito expedito (Expedited forwarding)

• Tránsito asegurado (Assured forwarding)

4.5.1 Comportamiento por omisión (o mejor esfuerzo)

Es el comportamiento que todas las redes que implementen DiffServ deben de

incorporar. Este comportamiento equivale a un servicio de mejor esfuerzo. Todos los

paquetes que no tengan especificado un comportamiento, utilizan el servicio de mejor esfuerzo

para moverse a través de la red. El código que representa el comportamiento por omisión es

el 0x000000.

4.5.2 Seleccionador de clase (CS PHB)

Este comportamiento define hasta ocho clases distintas en la red. El formato del código

toma en cuenta los primeros 3 bits del octeto OxXXX000. Los tres primero bits

representan un número del 0 al 7. El número de menor valor representa una prioridad menor

-52-

(es decir, los tres primeros bits son cero, el cual corresponde al comportamiento por

omisión o de mejor esfuerzo) mientras que un número mayor representa una prioridad mayor

[Tsuchiya, P.F. 1991]. No es necesario que un nodo (puede ser un nodo interno) soporte las

ocho clases. Puede agrupar las clases para soportar por ejemplo 2 prioridades. Los códigos con número

1 al 3 pueden representar una prioridad baja, mientras que los códigos con los números del

4 al 7 representan una prioridad alta. De esta forma, el nodo sigue siendo compatible

con la especificación DiffServ, aún sin tener ocho clases definidas.

Tabla 6. Códigos para el selector de clase

Clase Código

0 0x000000

1 OXOO1000

2 0x010000

3 0x011000

4 Ox100000

5 0x101000

6 0x110000

7 0x111000

Los nodos que utilizan este PHB pueden implementarlo utilizando los manejadores

de colas SPQ, WFQ, WRR o CBQ por ejemplo.

4.5.3 Tránsito expedito (EF PHB)

Este PHB tiene asociado una tasa de transmisión. La función de este PHB es

proveer las herramientas necesarias para proveer un servicio fin-fin con bajas pérdidas, bajo

retardo, bajo jitter y un ancho de banda asegurado dentro de un dominio DiffServ

.

-53-

El principio de operación es que la tasa de partida de los paquetes debe ser igual o

mayor a una tasa configurada por el administrador. Esta tasa no puede ser menor que la tasa de llegada

de paquetes. Esto significa que si tenemos una serie de paquetes del mismo tamaño que

llegan a un nodo, éstos saldrán del nodo con la misma tasa de entrada. La idea es reducir el

exceso de retardo y jitter en lo posible.

La figura siguiente nos muestra el principio de operación del EF PHB.

Figura 16. Modelado y descarte de paquetes.

Cuando el paquete llega antes de su tiempo programado de llegado, existen tres opciones

en los nodos de ingreso e internos para su tratamiento:

• Reenviar el paquete inmediatamente

• Reenviar el paquete en el tiempo configurado

• Descartar el paquete

Las opciones que toman los nodos de acceso e internos son diferentes: los nodos

de acceso por lo general tomaran las opciones 2 y 3 para evitar que la fuente se apropie

de un mayor ancho de banda del que se tiene configurado. Para los nodos internos, es

altamente recomendada la opción 1, ya que la aplicación de la opción dos podría

provocar retardos acumulados.

-54-

El EF PHB requiere un alto control sobre la tasa de transmisión de paquetes

en los nodos de acceso a la red y de un rápido reenvío de paquetes en los nodos internos

de la red.

De la especificación y de lo anteriormente visto podemos definir la región de

acción en el modelo de servicio. Ya que es necesario un estricto control de la tasa de

transmisión, el servicio ofrecido por este PHB es muy similar al de una línea dedicada.

Como recordaremos en un SLA estático, los parámetros varían en periodos muy largos.

La finalidad de este PHB es la de proveer enlaces de alta calidad, con

respecto a retardo y pérdidas. EF puede ser utilizado para proveer enlaces que simulen

enlaces dedicados, con bajos retardos y bajas variaciones en el ancho de banda.

4.5 .4 Trans i to asegurado (AS PHB)

Este PHB define cuatro clases, a las cuales se les tiene que asignar espacio en el

buffer y ancho de banda de manera independiente en cada nodo. Cada una de estas

clases se le especifica tres niveles de descarte. Es importante señalar que no es

necesario implementar los tres niveles de descarte. Si el operador de la red, no espera que

existan muchas condiciones de congestión, el número de niveles de descarte se puede

compactar a dos.

Tabla 7. Códigos DS recomendados para AS PHB.

4.6 Como diseñar la red con QoS.

Implementar Calidad de Servicio QoS en la LAN puede resultar una tarea más

sencilla si se siguen las siguientes reglas:

-55-

Utilizar exclusivamente conmutadores o enrutadores basados en hardware.

• Los hubs no pueden priorizar el tráfico y los enrutadores basados en software pueden

causar cuello de botella.

Usar QoS como pretexto para no implementar el ancho de banda necesario.

La configuración recomendada para la mayor parte de las redes es conmutación 10/100

Mbps al nivel de escritorio y conexiones Gigabit Ethernet para los servidores y la dorsal.

Asegurarse que todos los dispositivos en la red pueden soportar Calidad de

Servicio. La sola existencia de una parte del camino de los datos que no soporta QoS

puede producir cuellos de botella y, aunque globalmente se observen mejoras.

Comprobar que todos los dispositivos con Calidad de Servicio son configurados

de igual manera, de lo contrario, el mismo tráfico podría ser priorizado en unas secciones y

no en otras. Conviene utilizar paquetes de gestión QoS global, capaces de configurar y

chequear todos los dispositivos simultáneamente.

Clasificar el tráfico tan pronto como entre en la red. De no hacerlo hasta que llegue

el firewall o enrutadores Wan, no se podrá garantizar prioridad de extremo a extremo. El

lugar ideal para clasificar el tráfico es el enrutador de acceso.

Elegir conmutadores y enrutadores basados en hardware que soporten tanto

esquemas de marcación DSCP como 802.1p. Si en la red existen dispositivos que solo

operen IEEE 802.1p habrá que buscar conmutadores capaces de efectuar conversiones

entre esta técnica y DSCP.

Asegurarse que los conmutadores cuentan con más de una cola de tráfico por

puerto, porque de lo contrario no podrán priorizar los datos. Para la mayoría de las

aplicaciones, dos colas son suficientes y cuatro constituyen el ideal.

4.7 ¿Qué se necesita para garantizar la QoS?

Para garantizar la QoS se requiere de la participación de un conjunto de

elementos, estos elementos los podemos dividir en tres grupos generales:

• Aplicaciones: Aquí la aplicación debe de manejar la señalización necesaria para hacer

la negociación de parámetros con la red.

-56-

• Acceso LAN: Qué tipo de arquitectura de red se usará, protocolos, mecanismos de

calendarización y control de tráfico se usarán, así como control de admisión.

• Acceso WAN: Es la arquitectura de transporte de información que ofrece la capacidad

de mantener el mínimo de retardo y pérdidas de información, por medio de

mecanismos de diferenciación y control de tráfico.

4.8 ¿Qué medir?

Para los servicios que se les garantiza QoS en su transmisión son:

• Sin perdida de paquetes: En particular no debe de haber pérdidas incluso en presencia

de congestión.

• Baja latencia: El retardo en los almacenadores temporales y procesamiento en los

nodos de conmutación y enrutamiento debe de ser mínimo, sin embargo, se asume

que habrá latencia en los enrutadores.• Bajo Jittler: La variación del retardo instantánea del paquete debe de ser mínima, y

con fronteras explícitas.

4.9 ¿Cómo medirla QoS?

• Es necesario establecer un testbed en el cual se pueda medir el desempeño al nivelde

aplicación y de red y así establecer los puntos de medición.

• Desarrollo e implementación de herramientas que permitan medir parámetros de

QoS

en forma pasiva y activa.

• La red QoS-Universidad de Colima, debe de soportar una infraestructura de

medición integrada que muestre un análisis extremo-a-extremo donde estos

resultados deben ser auditados por los usuarios, operadores de red e

implementadores. Todos los datos de medición serán abiertos y compartidos por los

participantes.

-57-

4.10 ¿Qué normas para regular la Calidad de Servicio (QoS)

en IP se adoptará?

Para responder a esto es necesario saber que tipos de servicios se especifican dentro del

compendio de servicio garantizado, porque es un hecho que no todo el tráfico que transmite

por la red de la Universidad de Colima deberá de tener la misma prioridad de servicio, sin

embargo, se requiere tener un amplio soporte de las iniciativas de QoS de Internet, para de esta

manera poder establecer en forma natural las pruebas de aplicación a escala

internacional, lo cual daría un rol muy importante a la red de la Universidad de Colima.

Para poder brindar una garantía de servicio a las nuevas clases de aplicación de Interner

2, se necesitara establecer los mecanismos de control de admisión, clasificación de servicios y

control de tráfico. Actualmente está en estudio la implementación de una arquitectura de QoS

para servicios diferenciados (DiffServ), estándar de la IETF y otros como el de servicios

integrados (IntServ).

-58-

CAPÍTULO 5

Implementación de la Propuesta

5.1 Implementación

Para implementar el modelo de DifServ en la red de la Universidad de Colima se

proponen los siguientes pasos:

Como primer paso se ubica los dominios de QoS que serian dos en forma general.

• Nodos de acceso.

• Nodos de Servicio o la dorsal de la red Universitaria (nodos internos).

1. En el primer paso los nodos de acceso pueden mantener políticas y mecanismos de

QoS internos que no se apegan al modelo de DiffServ (por ejemplo, internamente

utilizar el modelo de IntServ usando señalización RSVP), sin embargo si deben de

cumplir con las políticas de DS como nodo de Acceso.

2. Como segundo paso se ubica la arquitectura de DiffServ propuesta en esta tesis para la

dorsal Universitario.

3. El tercer paso, es su implementación, para lo cual se definirá el equipo adecuado

conforme a las necesidades propuestas. Los dispositivos han de ser implementados en

la arquitectura de DiflServ, deben llevar a cabo la diferenciación y marcado de

-59-

paquetes. Se realizaron pruebas con equipos ENTERASYS. Las pruebas teóricas y

prácticas al utilizar WFQ arrojaron excelentes resultados.

5.1.1 Escenario de Implementación (Dorsal )

5.1.2 Aplicación en Equipos Internos

Para implementar QoS en los diferentes enrutadores o nodos de la dorsal

Universitaria, se suministro las siguientes funciones:

• Clasificación, cuando las aplicaciones y las estaciones de trabajo no utilizan

tecnología de QoS, el equipo debe ser capaz de identificar el tipo de trafico

entrante (aplicación, usuario, destino, marcaje, etc.).

• Formateado del tráfico entrante y saliente, utiliza un control en la entrada para

excluir cualquier tráfico que pudiese dar lugar a sobrepasar los parámetros

contratados. En la salida se asegura que el tráfico se ajusta a esos parámetros,

los cuales pueden relacionarse con el ancho de banda, la prioridad, etc.

• Gestión de colas, esta función distribuye el tráfico a las colas de acuerdo a los

trabajos de clasificación. También maneja el flujo de tráfico desde las colas a los

puertos de salida de acuerdo a los principios que aseguran la QoS pedida

(WFQ Weighted Fair Queuing). Además en caso de desbordamiento de una

cola, se implementan mecanismos de supresión de trama (WRED, Weighted

Random Early Detection).

Se debe de resaltar que cada uno de los enrutadores que dispone la red

Universitaria en sus nodos centrales con sus respectivos campos soporta QoS y

arquitectura de Servicio Diferenciados (DiffServ), como lo muestra la siguiente figura.

-60-

Figura No. 18. Los enrutadores internos del dorsal Universitario, soportan arquitectura de ServiciosDiferenciados (ServDiff).

Posteriormente sé realizaron pruebas de colocación de parámetros de QoS a direcciones

IP en particular [RFC 1219 "On the Assignment of Subnet Numbers," Tsuchiya, P.F.; 1991],

subredes y servicio de telefonía, en todos los enrutadores o nodos de la dorsal Universitaria

esto con el fin de obtener políticas y mecanismos de QoS, como lo muestra la siguiente figura

-61-

Figura No. 19. Escenario de Implementación.

Para lograr la colocación de parámetros de QoS a direcciones IP se llevo a la tarea

basándose en análisis de los equipos que compone la dorsal Universitaria y conforme se explico en el

capítulo 3 y auxiliándose de manuales de los equipos se procedió a configurar cada uno de los

enrutadores de la dorsal Universitaria.

A continuación vamos a tomar un ejemplo en una dorsal de cómo se configuro el equipo y que

comando se utilizó junto con sus parámetros, nos centraremos en el enrutador SSR-8600,

llamado "Hercules", esto por ser nuestro enrutador principal de la dorsal de la Universidad de

Colima, se muestra como se configuró y que comando habilita QoS, así como sus respectivos

parámetros para habilitar ciertas aplicaciones de Calidad de Servicio. Se coloca todo el código en

métodos como se muestra a continuación:

-62-

Tabla No. 8. Formato del código qos para configurar el SSR-8600.

Comando qos Parámetro Descripciónqos set Marca el flujo de prioridades

ip Cadena de caracteresqueueing-poly Parámetro por donde se obtienen los flujosweighted-fair port Puertos que reportan % de ancho de bandawred Configura los parámetros para el algoritmo wredprecedence Genera un mapa de prioridadesapply Aplica un mapa de prioridades a uno o más puertos

priority-map Desactiva el mapa de prioridadesnombre del flujo Define el nombre del flujo y marca todos los caracteres

del flujo en una transacción de datos entre nodosprioridad Especifica el grado de prioridad, (bajo, alto, medio,

control)ip origen con / sinmascara

Cadena de caracteres origen

ip destino con / sinmascara

Cadena de caracteres destino

puerto (s) origen Contiene la dirección del puerto origenpuerto (s) destino Esta dirección es la del puerto destinoparámetro del valordel campo TOS

Le permite al host indicarle a la subred el tipo deservicio a analizar

parámetro interfase (s) Especifica por donde llega el flujo de información,(etherner, FDDI, etc.)

protocolo detransporte

Define el tipo de protocolo como; tcp, udp, etc.

mascara para el bitTos (default 30)

La mascara se utiliza para hacer operaciones, con elparámetro ToS.

el nuevo valor delcampo precedente delToS

Utiliza los 6 primeros bits, esto 6 bits forman el campoDiffServ (DS), del encabezado del paquete

nuevo valor del campodel bit ToS

El formato del código toma en cuenta los primeros 3bits del octeto, los 3 primeros bits representan unnúmero del 0 al 7, el número de menor valor representauna prioridad menor

-63-

-64-

5.1.3 Aplicación en equipos Frontera

5.1.4 Aplicación en equipo PackeShaper 6500 hacia Internet comercial

PackeShaper puede resolver todos nuestros problemas de congestionamiento en

horas pico de nuestra red Universitaria, debido a que clasifica de manera automática el tráfico

por nuestra red con la asignación de políticas las cuales se basan en asignar un

ancho de banda y establece un control del tráfico de paso de los que sean menos urgentes

y específica un limitado acoplamiento de acceso a la WAN. A continuación se muestra

en pantalla un ejemplo de cómo se llevo a cabo la configuración del PackeShaper.

Como se ve, PacketShaper tiene la capacidad de divulgación extensa tales como:

informes, gráficos, estadísticas y SNMP MIBs.

-65-

5.1.5 Aplicación en equipo QoSWorks 8000 hacia Internet 2

QoSWorks integra todas las herramientas de QoS que los administradores de la red de la

Universidad de Colima necesitan para dar prioridad a todo el tráfico, posee un sofisticado

grupo de políticas basado en jerarquías, esto conlleva a que proporcione un control muy

preciso a cada usuario conectado a la WAN. Para cada grupo se le asigna un ancho de banda

determinado por la política del administrador de la red (DIGESET).

A continuación se muestra en pantalla un ejemplo de cómo se llevo a cabo la

configuración del QoSWork 8000.

-66-

CAPÍTULO 6

Análisis de Resultados

6.1 Análisis de primera Prueba

Se realizaron las siguientes pruebas de video conferencia H323, con las siguientes

características.

• Parámetros

• Aplicaciones: Videoconferencia

• Enlace WAN: con equipos ENTERASYS en ambos extremos, es decir se utilizan en las

• Tx de datos (tráfico de fondo)

• Características de Calidad de Servicio:

• Videoconferencia: Alta prioridad

• Tráfico de fondo: Sin prioridad

• Ancho de banda videoconferencia: 384 Kbps

• Control de Tráfico: WFQ

Se realizaron pruebas utilizando con y sin reservación de ancho de banda para un nodo

emisor/receptor de H323 [Visual telephone systems and equipment for LANs without guaranteed

QoS, ITU recommendation h.323, 1996].

fronteras de la red antes del enrutador de acceso a la WAN.

-67-

Los resultados de las pruebas sin aplicar calidad de servicio QoS fueron las siguientes: Se

estableció una videoconferencia a 384 kbps y se generó tráfico de fondo UDP/TCP, el cual

satura el enlace de 10 Mbps (Nota: se fijo el enlace a 10 Mbps de los 34 Mbps, para no

saturar todo el enlace). Los resultados son mostrados en la siguiente figura.

Figura No. 23. Gráfica que muestra los resultados sin Calidad de Servicio QoS.

-68-

En la gráfica anterior se aprecia como H323 detecta congestión y trata de

ajustar automaticamente el ancho de banda sin embargo, al registrar movimiento no puede

garantizar una calidad aceptable en la imagen ni en el audio.

6.2.2 Resultados con Calidad de Servicio

Figura No. 24. Diagrama de enlace de videoconferencia dentro y hacia CICESE.

Para aplicar Calidad de Servicio en el escenario de la sección anterior se realizó lo

siguiente:

Se estableció una videoconferencia a 384 kbps y se generó tráfico de fondo

UDP/TCP el cual satura el enlace de 10 Mbps, se establecieron configuraciones de

QoS, en los enrutadores y en el PacketShaper. Los resultados se muestran en las siguientes

figuras. En la siguiente figura. Se aprecia como existe un aumento en el ancho de banda. Esto

es debido a que la cámara empieza a capturar movimientos abruptos y el ancho de

banda de H323 es ajustado.

-69-

Figura No. 25. Gráfica que muestra los resultados con Calidad de Servicio (QoS).

En la siguiente figura se muestra la saturación del canal, y el resultado de establecer

la configuración de QoS en el enlace a Internet. El tráfico que satura el enlace se

controla para garantizar ancho de banda, tiempo de respuesta y eficiencia a la aplicación

H323 (Videoconferencia).

-70-

6.3 Análisis de Pruebas con PacketShaper 6500

Este equipo proporciona herramientas de análisis de (QoS), altamente desarrolladas: se

realizarón pruebas para complementar el escenario descrito en la sección 6.2, con las siguientes

características:

• Inbound/outbound (direcciones de los flujos)

• Familia de protocolo

• Fijar Políticas

• Particionar

• Medir Utilización

• Medir Rendimiento

Figura No. 27. Diagrama físico en que PacketShaper 6500 controla y clasifica el

tráfico por la red de la Universidad de Colima.

-71-

Las gráficas generadas por el PacketShaper se describen a continuación. En la

siguiente figura. Se muestra como el retraso promedio por transacción es del orden de 209

ms, lo cual representa un valor adecuado para servicios de videoconferencia.

Figura No. 28. Retrasos en la red por transaciones.

En la figura siguiente, se denota la eficiencia de la red, la cual determina el grado de

éxito en el envío de paquetes a la Internet. La caída en la gráfica de 100% a casi 77%, se

debe a la aplicación de control sobre el tráfico al que no se le dio Calidad de Servicio, esto

significa que hubo retransmisión de paquetes para este tipo de aplicaciones mientras se

sincronizaban emisor y receptor a las nuevas condiciones de QoS.

Figura No. 29. Gráfica que muestra eficiencia de la red.

-73-

Con repecto al tiempo de ida y vuelta estimado de los paquetes de videoconferencia, la

gráfica siguiente muestra como se estabiliza este valor después de algunos segundos de

haberse aplicado las políticas de Calidad de Servicio.

Figura No. 30. Gráfica que muestra el tiempo de ida y vuelta.

En la gráfica siguiente. se aprecia como se cumple al 100% los requerimientos de

Calidad de Servicio establecidos para la aplicación de videoconferencia.

Figura No. 31. Gráfica que muestra los requerimientos de QoS.

-73-

6.4 Análisis de Pruebas con QoSWorks 8000

Se realizó un escenario de pruebas similar con el equipo QoSWorks 8000, pero

ahora implementándose hacia la red de Internet 2. De manera semejante se configuró

Calidad de Servicio para H323, tomando en cuenta lo siguiente:

• Inbound/outbound (direcciones de los flujos)

• Familia de protocolo

• Fijar Políticas

• Particionar

• Medir Utili7,ación

• Medir Rendimiento

Figura No. 26. Aspecto fisico en que QoSWork 8000 controla y clasifica

el tráfico por la red de la Universidad de Colima.

Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, este equipo no proporciona

gráficas tan sofisticadas como el PacketShaper, solo proporciona gráficas de caudal

eficaz y utilización del enlace, como es el caso del MRTG.

-74-

CAPÍTULO 7

Conclusiones y Recomendaciones

7.1 Conclusiones

Como parte del análisis, se concluye que los enrutadores de la dorsal Universitaria

tienen soporte total para Servicios diferenciados (DiffServ), lo que hace factible la

aplicación de Calidad de Servicio dentro de la dorsal de la Universidad de Colima; lo que

no garantiza tener Calidad de Servicio es fuera de su dorsal Universitaria, debido a que

Telmex no se compromete a proveer algún esquema de Calidad de Servicio en particular.

Los equipos de PacketShaper por su capacidad de capa 7, lo hace más

accesible para manejar capacidades de ancho de banda de hasta 100Mbps, actualmente

empleado para el enlace de 34 Mbps hacia Internet, y cuya configuración proporciona

calidad de servicios a aplicaciones críticas.

La arquitectura de servicios integrados, a pesar de ser soportados en los

equipos SSR 8000 y SSR 8600, no se encuentra disponible al 100% en la versión de

firmware de los equipos. Además, es necesario que la totalidad de equipos de la

dorsal cumplan con esta arquitectura para tomarla en cuenta como opción.

7.2 Recomendaciones

Se recomienda hacer pruebas de Calidad de Servicio con software libre,

al interior de las dependencias de la Universidad de Colima. Este software libre puede ser

implementación tanto de DiffServ como de IntServ bajo Linux o FreeBSD. Estas pruebas

pueden complementar el esquema de QoS propuesto en esta tesis, para que se tenga QoS

a nivel de dependencias además de la dorsal.

-75-

7.3 Trabajo a futuro

Desarrollar un software de gestion de QoS, que sea capaz de automatizar la

configuración de los equipos que soportan calidad de servicio en el esquema propuesto.

Se propone desarrollar también, un esquema de calidad de servicio a nivel de

WAN que se base en la arquitectura de MPLS.

-76-

Referencias

A. Stephenson, "DifJServ and MPLS: A Quality Choice", Tech Tutorial, 19983

http://www.data.com/issue/981121 /quality.html.

C. Semeria, "Traffic Engineering for the New Public Network", Juniper Networks Inc., White

Paper, 1999, http://www juniper.net/techcenter/techpapers//TE NPN.html.

C. Semeria, "Multiprotocol Label Switching: Enhancing Routing in the New Public Network",

Juniper Networks Inc., White Paper,

http://www.juniper.net/techcenter/techpapers/mpls/mpls.html, 1999.

C. Semeria, J. W. Stewart III, "Optimizing Routing Software for Reliable Internet Growth",

Juniper Networks Inc., White Paper, Julio 1999, http://www juniper.net/techcenter/techpapers/

optimizing-routing-sw.fm.html

D. O. Awduche et al., "Requirements for Traffic Engineering Over MPLS", Internet Draft, <

draft-ietf-mpls-traffic-eng-01.txt, 1999.

E. C. Rosen, A. Viswanathan, R. Callon, "Multiprotocol Label Switching Architecture",

Internet Draft, <draft-ietf-mpls-arch-06.txt>, 1999.

E.Rosen, A. Viswanathan, O. Callon, "Multiprotocol Label Switching Architecture", Internet

Draft draft-ietf-mpls-arch-07, July 2000.

K. Nichols, S. Blake, F. Baker, D. Black, "Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in

the IPv4 and IPv6 Headers", IETF Standards Track RFC 2474, December 1998

.

-77-

K. Nichols et al., "Differentiated Services Operational Model and Definitions", Internet Draft,

<draft-nicholsdsopdef-00.txt>, 1998

L. Andersson et al., "LDP Specification", Internet Draft, < draft-ietf-mpls-ldp-05.txt>, 1999L. Berger, D. Gan, G. Swallow, P. Pan, F. Tommasi, S. Molendini, "RSVP Refresh Overhead

Reduction Extensions", Internet Draft draft-ietf-rsvp-refresh-reduct-05, June 2000.

L. Wang, L. Zhang, "RSVP Refresh Overhead Reduction by State Compression", Internet

Draft draft-wang-rsvp-state-compression-03, March 2000.

R. Braden, L. Zhang, S. Berson, S. Herzog, S. Jamin, "Resource ReSerVation Protocol

(RSVP) - Version 1 Functional Specification", IETF Standards Track RFC 2205, September

1997.

RFC 1219 "On the Assignment of Subnet Numbers," Tsuchiya, P.F.; 1991

R. Callon et al., "A Framework for Multiprotocol Label Switching", Internet Draft, <draft-ietf-

mpls-framework-04.txt>, Julio 1999.

S. Deering, R. Hinden, "Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification", IETF Standards

Track RFC 2460, December 1998.

S. Shenker, C. Partridge, R. Guerin, "Specification of Guaranteed Quality of Service", RFC

2212, 1997.

S. Blake et al., "An Architecture for Differentiated Services", RFC 2475, 1998.

T. Li, Y. Rekhter, "A Provider Architecture for Differentiated Services and Traffic

Engineering (PASTE)", RFC 2430, 1998

Visual telephone systems and equipment for LANs without guaranteed QoS, ITU

recommendation h.323, 1996.

-78-

X. Xiao, A. Hannan, B. Bailey, L. Ni, "Traffic Engineering with MPLS en the Internet", IEEE

Network, 2000

X. Xiao, L. Ni, "Internet QoS: A Big Picture", IEEE Network Magazine, 1999.

Y. Bernet, R. Yavatkar, P. Ford, F. Baker, L Zhang, M. Speer, R, Branden, B. Davie, J.

Wroclawski, E. Felstaine, "A Framework For Integrated Services Operation Over Diffserv

Networks", Internet Draft draft-ietf-issll-diffserv-rsvp-05.txt, May 2000

-79-

Acrónimos

ACK

Acknowledgment (Acuse de recibo). Mensaje corto regresado para informar a un transmisor

que han llegado datos al destino deseado.

Almacenamiento y reenvío

Características de las redes que usan conmutadores de paquetes para reenviar paquetes. El

nombre proviene de cada conmutador de la trayectoria al destino recibe un paquete y lo

almacena temporalmente en memoria. Mientras tanto, el conmutador selecciona de manera

continua un paquete de la cola en la memoria, lo canaliza y lo transmite a la siguiente parada. Ancho de

banda

Medida de la capacidad de un sistema de transmisión. El ancho de banda se mide en hertz. ATM

Asynchronous Transfer Mode (Modo Asíncrono de Transferencia). Tecnología orientada a

conexión definida por la ITU y el foro ATM. Al nivel más bajo, el ATM envía todos los datos

en células fijas con 48 octetos de datos por célula.

B A(Behavior Agrégate Classifier)

Bits por segundo

Razón a la cual pueden trasmitir datos por una red. La cantidad de bits por segundo puede

diferir de la razón de baudios puesto que es posible codificar más de un bit en un solo baudio.

Canal virtual

Sinónimo de circuito virtual. El termino canal virtual se usa en tecnologías como el ATM.

CAR

Committed Acces Rate (Tasa de Acceso Entregada).

Carga

De manera general, datos transportados en un paquete. La carga de un cuadro son los datos

del cuadro; la carga de un datagrama es el área de datos del datagrama.

CBQ

Class Based Queuing (Colas Basadas en Clase).

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CENEDIC

Centro Nacional Editor de Discos Compactos.

Concentrador

Dispositivo electrónico que implanta una red. Las computadoras conectadas a un

concentrador pueden comunicarse como si se conectara a una red.

Congestionamiento

Condición en la que cada paquete que se envía por la red experimenta un retardo

excesivo debido a que ésta se encuentra sobrecargada de paquetes. A menos que el software

del protocolo detecte el congestionamiento y reduzca la razón de envío de los paquetes, la red

puede experimentar un colapso por congestionamiento

CPU

Unidad Central de Proceso.

Datagrama IP

Forma de un paquete enviado por una interred TCP/IP. Cada datagrama tiene una

cabecera que identifica tanto al transmisor como al receptor, seguida de datos.

DIGESET

Dirección General de Servicios Telemáticos.

DifIServ

Differentiated Internet QoS Model (Modelo de calidad de Servicio en Internet basado

en servicios diferenciados).

Dirección destino

Dirección en un paquete que especifica el destino último del paquete. En un cuadro de

hardware, la dirección destino debe ser una dirección de hardware. En un datagrama IP, la

dirección destino debe ser una dirección IP.

Dirección IP

Dirección de 32 bits asignada a una computadora que usa protocolos TCP/IP. El

transmisor debe conocer la dirección IP de la computadora destino antes de enviar un paquete.

DLCI

Identificador de Enlace de Datos.

-81-

DNS

Domain Name System (Sistema de Nombre de Dominio) E.64. recomendación de la

ITU-T para la numeración telefónica internacional, especialmente para ISDN, BISDN, SMDS.

DSO

Enlace digital de 64 Kbps.

Duplex:

Transferencia simultánea en dos direcciones

El:

Jerarquía Digital Europea, equivale a 2.048 Mbps.

Encapsulado

Técnica en que la información a enviar se coloca en el área de datos de un paquete o

cuadro. Puede encapsularse el paquete de un protocolo en otro (Por ejemplo, el ICMP puede

encapsularse en IP).

Enrutador

Bloque de construcción básico de una interred. Un enrutador es una computadora que

se conecta a dos o más redes y reenvía paquetes de acuerdo con la información encontrada en

su tabla de enrutamiento.

Ethernet

Difundida tecnologíaa de red de área local que usa una topología de canal compartido y

acceso CSMA/CD. La Ethernet básica opera a 10Mbps; la Ethernet rápida opera a 100 Mbps.

Frame relay

Interfaz DTE DCE.

FDDI

(Interfaz de Datos por Fibra).

FEC

Forwarding Equivalence Class

Gateway

En términos de Internet, un gateway es un dispositivo que enruta los datagramas. Más

recientemente utilizado para hacer referencia a cualquier dispositivo de red que traduce los

protocolos de un tipo de red a los de otra red.

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H.323

Estándar de la ITU-T para voz y videoconferencia interactivo en tiempo real en redes

de área local, LAN e Internet.

IETE

Internet Engineering Task Force (Grupo de trabajo de Ingeniería de Internet).

IGMP

Internet Group Management protocol (protocolo de Gestión de grupos de Internet).

IGP

Interior Gateway Protocol (Protocolo para Gateway Interno).

Internet

Conjunto de redes conectadas entre sí que abarca todo el mundo y utiliza la NFSNET

como columna vertebral. Internet es el término específico de una interred o de un conjunto de

redes.

Interred

Grupo de redes conectadas mediante enrutadores que se configuran para pasar tráfico

entre las computadoras conectadas a las redes del grupo. La mayor parte de las Interredes usan

protocolos TCP/IP.

IntServ

Integrate Services Internet QoS Model (Modelo de Calidad de Servicio en Servicios

Integrados de Internet.

IN

Intelligent Network (Red Inteligente).

IP

Internet protocol (Protocolo de Internet). Protocolo que define tanto el formato de los

paquetes usados en una Internet TCP/IP como el mecanismo de enrutamiento de un paquete a

su destino.

IP Multicast

Extensión del protocolo Internet para dar soporte a comunicaciones multidifución.

IPBX

Internet Protocol Private Branch Exchange (Central privada basada en IP).

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Ipv4

Internet Protocol Versión 4 (Protocolo de Internet versión 4. La versión del IP

actualmente usada en Internet. El Ipv4 usa direcciones de 32 bits.

Ipv6

Internet Protocol Versión 6 (Protocolo de Internet Versión 6). Protocolo específico que

ha sido propuesto por el IETF como sucesor del Ipv4. El Ipv6 usa direcciones de 128 bits.

ISDN

Integrate Service Data Network (Red Digital de Servicios Integrados, RDSI).

ISP

Internet Service Provider (Proveedor de servicios Internet, PSI).

ITU-T

International Telecommunications Union- Telecommunications (Unión Internacional de

Telecomunicaciones - Telecomunicaciones).

Jitter

(Variación de Retardo). Es un término que se refiere al nivel de variación de retardo que

introduce una red. Una red con variación 0 tarda exactamente lo mismo en transferir cada

paquete de información, mientras que una red con variación de retardo alta tarda mucho más

tiempo en entregar algunos paquetes que entregar otros. La variación de retardo es importante

cuando se envía audio y video, que debe llegar a intervalos regulares si se quiere evitar

desajustes o sonidos ininteligibles.

LAN

(Local Area Network) Red de área Local. Red que usa tecnología diseñada para

abarcar un área geográfica pequeña. Por ejemplo, la Ethernet es una tecnología de LAN

adecuada para uso en un solo edificio. Las LAN tienen retardos de propagación menores que

las WAN.

LDP

Label Distribution Protocol (Protocolo de Distribución de Etiquetas).

LSR

Label Switching Router (Encaminador de Conmutación de Etiquetas)

.

-84-

LSP

Label Switched Paths (Encaminador de Conmutación de Rutas).

MAC

Media Access Control (Control de Acceso al Medio).

MBONE

Multicast Backbone (Red Troncal de Multidifusión).

MF

(Multi-Field Classifier, clasificador Multi Campo).

MGCP

Media Gateway control protocol (Protocolo de Control de Pasarela de Medios).

MIB (Management Information Base, Base de Información de Administración)

Grupo de elementos nombrados que entienden un agente SMNP. Para supervisar o

controlar una computadora remota, el administrador debe obtener o almacenar valores en

variables MIB.

Monitor de red

Dispositivo que escucha a una red, generalmente una LAN, en modo promiscuo, e

informa sobre el tráfico.

Mpbs

Millones de bits por segundo.

MPLS

Multiprotocol Label Switching (Multiprotocolo de Conmutación de Etiquetas).

Nodo

Término usado informalmente para hacer referencia a un enrutador o a una

computadora conectada a una red. El término se deriva de la teoría de las graficas. MRTG

Multing Router Trafic Grapher (Gráfica que muestra el encaminamiento del tráfico por la

red) .

OSPF

Open Shortest Path First (Abrir Primero la Ruta de Acceso más Corta).

PBX

Private Branch Exchange (Central Telefónica Privada).

-85-

PHB

Per Hop Behaviour (Comportamiento por Salto).

Packed Switching

(Conmutación de paquetes). Técnica de conmutación en la cual los mensajes se

dividen en paquetes antes de su envió. A continuación, cada paquete se transmite en

forma individual y puede incluso seguir rutas diferentes hasta su destino. Una vez que los

paquetes llegan a éste se agrupan para reconstruir el mensaje original.

Paquete

Fragmento de dato pequeño y auto contenido enviado por una red de cómputo.

Cada paquete contiene una cabecera que identifica al transmisor y al receptor, así como

los datos a entregar.

Protocolo

Las reglas que rigen el comportamiento o el método de operación de alguno

de los aspectos de una red.

PPP

Point-to-Point Protocol (Protocolo Punto a Punto).

Punto a Punto (Point-to-point)

La transmisión directa entre dos puntos, sin ningún dispositivo que esté interviniendo.

PVC

(Permanent Virtual Circuit) Circuito Virtual permanente. Conexión entre una

computadora y otra por medio de una red orientada a conexión. Un PVC es permanente

en el sentido de que sobrevive a los rearranques o ciclos de corriente de la computadora;

el PVC es virtual porque se logra colocando rutas en las tablas de enrutamiento, sin

establecer alambres fisicos.

QoS

Quality of Service (Calidad de Servicio).

REDRandown Early Dettection (Descarte Aleatorio Anticipado).

RIP

Routing Information Protocol (Protocolo de Información Sobre el Enrutamiento).

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Router:

(encaminador, enrutador). Dispositivo que distribuye tráfico entre las redes. La decisión

sobre a donde enviar los datos se realiza basándose en la información de nivel de red y tablas

de direccionamiento. Es le nodo básico de una red IP.

RSVP

Reservation Protocol (protocolo de Reserva).

SBM

Subnet Bandwidth Management

SCN

Switched Circuit Network (Red de Circuitos Conmutados).

SLA

Service Level Agreement (Acuerdo de Nivel de Servicio).

Subred

(Subnet). En TCP/IP, parte de una red TCP/IP identificada por una parte de la

dirección Internet.

SNMP

(Simple Network Management protocol, Protocolo Sencillo de Administración de

Redes). Protocolo que específica la manera en que una estación de administración de red se

comunica con el software agente de los dispositivos remotos, como enrutadores. El SNMP

define el formato de los mensajes y su significado

Tráfico

Un término general utilizado para describir la cantidad de datos que se encuentran en la

columna vertebral de una red.

Tabla de enrutamiento

Tabla usada por el software de enrutamiento para determinar el siguiente salto de un

paquete. Se guarda una tabla de enrutamiento en la memoria del enrutador.

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TCP

Transmission Control Protocol (Protocolo de Control de Transmisión). Protocolo

TCP/IP que proporciona a los programas de aplicación acceso al servicio de comunicación

orientado a conexión. El TCP ofrece una entrega confiable y de flujo controlado. Más

importante, el TCP se ajusta a las condiciones cambiantes de Internet adaptando su esquema de

transmisión.

TOS

Tipo de Servicio.

TTL

Time to Live (Tiempo de Vida).

UDP

User Datagrama Protocol (Protocolo de Datagramas de Usuario). Protocolo TCP/IP que

proporciona a los programas de aplicación un servicio de comunicación sin conexión.

URL (Uniform Resource locator, Localizador Uniforme de Recursos)

Forma sintáctica usada para identificar una página de información en la WWW.

UNAM

Universidad Nacional Autónoma de México.

VCI

Virtual Channel Identifier (Identificador Virtual de Canal).

ULAN

Virtual Local Area Network (Red de Área Local Virtual).

VP'

Virtual Path Identifier (Identificador Virtual de Ruta).

VPN

Virtual Private Network (Red Privada Virtual).

WAN

Wide Area Network (Red de Área Amplia). Red que usa tecnología diseñada para

abarcar un área geográfica grande.

WebSinónimo de World Wide Web (WWW).

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WFQ

Weighted Fair Queueing (Colas Equitativas Ponderadas).

WWW

(World Wide Web, red mundial). Sistemas de hipermedios usados en Internet en el que

una página de información puede contener texto, imágenes, fragmentos de audio o video y

referencias a otras páginas.

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