Articulo cnies nestor

Propuesta de Modelo de QoS para una red convergente.
L.S.C. Néstor Guillermo Martínez Alvarado1 M. en C. chadwick Carreto Arellano2, Dr. Salvador Álvarez ballesteros3
1, 3 Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Profesional Adolfo López Mateos Av. Instituto Politécnico Nacional s/n.
Edificio Z-4, 3er. Piso. 57296000 Ext. 54755, 54756, 54757.
2 Centrode Formación e Innovación Educativa, Av. Wilfrido Massieu s/n Esq. Luis Enrique Erro, Unidad Profesional "Adolfo López
Mateos", Zacatenco, Ciudad de México, D. F., C.P. 07738. Teléfonos: +52 (55) 5729 6000 extensiones 57166 y 57167, México, D.F.
E-mail: san_nestor@hotmail.com, ccarretoa@ipn.mx, salvarez@ipn.mx

Resumen –– Este trabajo tiene la función de difundir una A. Reconocimiento de la red.
propuesta de modelo para asegurar QoS sobre una red
convergente y heterogénea en tecnología y usuarios. Se usan La importancia de hacer un reconocimiento de red es
algunas de las características Principales de diferentes dual por un lado está apegado estrechamente al
Arquitecturas existentes para proponer una nueva que arroje reconocimiento del equipo que conforma el sistema de
resultados integrales. transmisión de comunicaciones (routers, switches, nodos
finales ya sean pc’s, impresoras, teléfonos), Sistemas de
Palabras Clave – Arquitectura, Calidad en el Servicio (QoS), conexión eléctrica, cableado estructurado, etc. Para
Modelo determinar el criterio de análisis después de la recolección
de datos identificando así puntos clave de monitoreo. De
esta manera cubrimos además la necesidad de conocer la
Abstract –– This short paper was done for the purpose of
forma en que se encuentran configurados los equipos,
disseminating a model proposal to ensure QoS on a
rastreo de estatus de funcionamiento actual, capacidad
converged network and heterogeneous in technology and general de procesamiento y en algunos casos estatus de
users. He used some of the main features of various alarma arrojados por algunos equipos o componentes en mal
existing architectures to propose a new integral that funcionamiento.
yields results.
Aunque hay diferentes maneras de identificar los datos
Keywords –– Architecture, Model , Quality of Service (QoS)
y realizar el proceso arriba mencionado. Para este caso de
estudio se uso un software llamado LanSourveyor de la
I. INTRODUCCIÓN marca Orión solar winds. (Explicaremos más adelante en el
apartado de resultados).
La Calidad en el servicio se ha vuelto un factor
importante gracias a tres cualidades surgidas de las redes en
El segundo objetivo es el reconocimiento lógico de la
los últimos años. Crecimiento desmesurado y sin
estructura de la red. En este caso una red convergente IP.
planeación, Aplicaciones tecnológicas, Convergencia de las
Que de manera natural nos proporcionará muchas
mismas. En la actualidad hay organismos reguladores para
características específicas del ruteo y matrices de tráfico.
casi cualquier parámetro existente, con tal de asegurar QoS.
Dicho sea de paso nos comenzaremos a armar de una buena
bitácora para optimizar el desempeño de la red
II. METODOLOGÍA
El principio básico del método de reconocimiento de
El modelo propuesto se desarrolla de manera estructurada,
red es el monitoreo, el cual se realiza de manera selectiva y
consta de 6 capas. Tras su implementación se pretende continua entre los dispositivos que conforman la red.
obtener una arquitectura de QoS que sea robusta, flexible, e
integral.
B. Ingeniería de tráfico.
La ingeniería de tráfico se entiende como el conjunto
de procesos de medición, modelado y control del tráfico.
Normalmente usada para canalizar la ocupación de ancho de
banda excedente hacia ligas, caminos o rutas que estén más
despejadas y desahoguen el tráfico de red, se basa
estrictamente en los protocolos y estándares de enrutamiento
y aunque tiene ciertos criterios de decisión (camino más
corto, camino menos transitado, etc.) no toma consideración
del estado de la red, ya sea nivel de ocupación, congestión,
Fig. 1. Modelo de QoS.
ancho de banda disponible e incluso retrasos. Todo este

conjunto permite a los proveedores de servicio satisfacer las Al realizar el análisis, podremos entonces identificar
necesidades de servicio acordados en el nivel de servicio perfectamente lo que resultara en la caracterización de
(SLA). políticas. Entre otras cosas podemos realizar:

Caracterización de tráfico. Clasificación de usurarios, servicios requeridos.
Tiene como objetivo identificar patrones de variación Desembocando en un análisis completo de matriz de tráfico,
del trafico transportado, usando el análisis estadístico de los teoría de colas y tablas de ruteo.
datos recopilados sobre la red, poniendo atención sobre el
enfoque granular ya que podemos hacer la separación y Jerarquización: de entre los tipos de servicio, de entre
puntualización en perfiles de flujos de tráfico, interfaces, los usuarios que tendrán privilegios en la red, de entre las
nodos, rutas o caminos, fuentes, destinos, etc. clases de tráfico. Lo cual nos dará la ventaja en la toma de
Por supuesto, hacer la estimación de la carga de tráfico de decisiones de grupo de datos o tráfico dará menos saltos
acuerdo a los servicios, perfiles de uso y usuario o rutas para establecer comunicación, saldrá o tendrá prioridad en
seguidas. Y observar la tendencia de crecimiento para colas etc.
obtener la previsión y respuesta adecuada a la demanda que
surja a causa del tráfico. Control de flujo. Para tener monitoreado en su caso
hacia donde hay congestiones por ejemplo. O la mayor
Monitoreo de red. ocupación de la red etc.
Los objetivos fuertemente identificados para este punto
son conocer el estado operacional de la red, incluso aunque Sectorización. En caso de tener un sistema de red
esté pasando por un periodo funcionalmente malo, obtener grande, (o si la necesidad así lo implica o amerita) dividir
el reconocimiento continuo de la calidad brindada en los por secciones a los usuarios y su tráfico. No necesariamente
servicios desplegados por la red y el adecuado de manera física, pudiendo ser de manera lógica e
funcionamiento de políticas aplicadas a dichos servicios, y integrarlos a la jerarquización previa.
por último, verificar los contratos establecidos entre el
proveedor de servicios y el desempeño de la red a través de Políticas. Son el condensado de los planes y objetivos a
las mediciones que arroja el monitoreo de los segmentos cumplir toman en cuenta las características arriba
intercomunicados por intranet y WAN. mencionadas, se adecuan a la jerarquización, sectorización
tipo de servicio etc. O en su defecto los usuarios se
Control de tráfico. adecuaran a ellas. (No es un sistema sin ley). Estas políticas
Las funciones que cumple el control de tráfico sobre el deberán estar sustentadas en las recomendaciones que
desempeño de la red son primordiales e importantes, los emiten organismos especializados por ejemplo la ITU.
objetivos que debe alcanzar son, entre otros, un desempeño IEEE. Algunas características que es importante mencionar
adaptativo en la optimización de red que pueda responder para que sean más robustas pueden ser:
ante cambios, contingencias o demandas específicas a la
misma. Por ejemplo, hacer un re-enrutamiento en caso de Descripción de la política (alcance, requerimientos,
alguna falla o punto sobrecargado de la red, llevando el sanciones)
tráfico por puntos alternos y que la comunicación no se vea
afectada, esto según la estructuración del modelo y Delimitar responsabilidades de cada actor participante
topología física lo permita. Diseñar un mecanismo de en ella.
respuesta ante posibles cambios en el flujo de tráfico de la
red, haciendo señalización y disponibilidad de la misma. Difusión de la política
Tener un soporte de la admisión de tráfico generado, de
entrada y salida. Un medio para lograr esto sería la Hay que asegurarse que todos sepan que existen las
reconfiguración del modelo QoS aplicado, las políticas políticas, que las entiendan y que sepan que en caso de
usadas, etc. Dentro de la estructuración del control de incumplimiento hay sanciones pues es una cuestión
tráfico, hay que tomar en cuenta el modelado de niveles tal delicada para tener un desempeño de la red.
como comportamiento, accesibilidad, servicio, prioridad,
etc. Otra cosa importante a resaltar es que existen políticas
para usuarios internos, invitados o externos. Para
seguridad, contingencias etc. Entre más granular sea la
C. Planeación y Desarrollo de mejoras.
identificación de ellas tendremos menos sorpresas si
En este punto, tenemos mucha información acerca de la algo ocurre mal y mejor referencia de las cosas buenas y
red. El trabajo ahora es analizar el total de la información puntos fuertes de la red. Este proceso es dinámico, y no
realizar una discriminación de lo que sirve y es relevante y pude dejarse sin actualización puede estar en constante
desechar lo que no. movimiento según resultados de los objetivos.

D. Implementación de políticas. III. RESULTADOS
Hasta ahora se tienen resultados, algunos de ellos
En esta sección solo diremos que todo el desarrollo y contundentes que de alguna forma han logrado ayudar al
planeación del apartado anterior debe de ponerse en mejor funcionamiento de la red en donde se prueba. Dicha
práctica. Hacer que sea un plan de acción y realizar el red es un segmento de la red del IPN. A continuación se
monitoreo constante del cumplimiento de objetivos esto a presentan imágenes de pruebas y resultados.
manera de estándar para saber si esta todo funcionando o
deberán hacerse cambios y reestructuras

Como nota final hay que decir que hay cierta
ambigüedad en esto que llamamos políticas pues algunas
características inherentes a las arquitecturas de calidad en el
servicio (diffserv, intserv, MPLS) tales como token buchet.
Leaky-bucket o incluso un bandwidth bróker que son muy
aparte de las políticas que se han descrito e ideado para el
desarrollo de este modelo

E. Comparación de políticas.

La importancia de comparar entre los antes y después de
cómo se encontraba la red, y comparar las políticas ideadas
y los parámetros dictados por los organismos especializados
en la materia. Al realizar esta etapa del modelo con un
criterio analítico, realista objetivo. Fig. 2. Etapa de Reconocimiento de Red con NTOP.

Una vez realizado esto, podemos hacer el acumulativo de la
información que nos dará paso a la etapa final. Un resultado Usando la Herramienta NTOP podemos obtener
estudiado probado y cimentado en la realidad por la cual bastante información, de entrada nos muestra el nombre del
pasa el sistema de red. host, el dominio al que se está asociando, su dirección IP,
MAC Address, consumo de ancho de banda, Nombre del
El objetivo es saber si todo resulto bien, hay que hacer fabricante, Numero de brincos hasta el dominio, Tiempo de
una reestructuración parcial o en definitiva comenzar de actividad etc. Para hacer un simple reconocimiento da
nuevo. información muy detallada. Esta herramienta es usada en
otras etapas más dentro del modelo.
F. Resultados y Conclusiones.

Lo que se pueda decir sobre resultados finales será
basado en el análisis de todas las etapas anteriores, en los
resultados de todas las mediciones y estudios realizados. Se
podrá concluir que se asegura la calidad en los servicios
bajo circunstancias específicas o diferentes perfiles, qué
hacer para evitar contingencias y congestiones, las
jerarquías y niveles de cada perfil de servicio y usuario, y en
su forma más básica de flujo de tráfico de paquetes. Se
podrán dar los parámetros a seguir para implementar el
modelo que ya en funcionamiento se convertirá en una
arquitectura robusta de QoS.

Fig. 2. Etapa de Reconocimiento de Red con LanSurveyor.

Una segunda opinión la muestra LanSurveyor de Orión
Solar Winds, la cual nos entrega una idea clara de la
topología en la cual se encuentra la red. Junto con una breve
descripción de los nodos y equipos conectados a ella.

Esto podría ser corroborado si esque hay tiempo con los
manuales de red (que deberían existir en las organizaciones)
y una auditoria física para verificar la autenticidad de esta
información.

Fig. 5. Monitoreo de tráfico con PFsense.

La figura 5 muestra el tráfico de datos en bits sobre
segundo, en un histórico mensual, de igual manera el rojo es
la entrada, gris a la salida y arroja datos del promedio,
máximo y mínimo de paquetes de datos enviados sobre la
red.

Fig. 3. Monitoreo de QoS con PFsense.

La imagen anterior nos muestra las estadísticas que IV. DISCUSIÓN
arrojan el monitoreo de 4 semanas sobre la red del caso de El trabajo se encuentra en la etapa de Ingeniería de
practico de estudio, la grafica muestra un promedio de viaje tráfico, se sigue avanzando paralelamente en la etapa de
de datos a una velocidad de .58ms un máximo de .84ms que documentación de políticas y recomendaciones de
está dentro del aceptable (refiriéndonos a la transmisión de organismos especializados. Para que en la etapa siguiente se
paquetes VoIP establecido en la norma del protocolo de puedan hacer sugerencias integrales par el mejor desempeño
comunicaciones H.323) y una muy notoria perdida de de la red. Si bien estamos dentro de un entorno centralizado
paquetes (una caída de red). (la unidad de cómputo y comunicaciones del IPN) es la
encargada de autorizar la mayoría de los estudios y políticas
oficiales que serán parte del sistema de red. Se hace lo
posible por que las emitidas en este trabajo de investigación
sean tomadas en cuenta.

V. CONCLUSIONES
La calidad en el servicio no es solo un plan de
contingencia, debe ser tomada en cuenta desde la
planeación de la red o en su defecto como pilar fundamental
en la reestructuración. Asegurar calidad en el servicio no es
trivial, y no se debe pecar de confianza solo porque el
equipo tecnológico este aparentemente sobrado.

Hay que tomar en cuenta que, la verdadera red es la de datos
Fig. 4. Monitoreo de tráfico de paquetes con PFsense. y aunque se hable de convergencia, el internet, la Voz sobre
IP, videoconferencia y demás son solo servicios. Que en
La grafica 4.muestra las estadísticas del trafico de efecto deben tener un cierto nivel de garantía por ende
paquetes en la interface LAN. De color rojo a la entrada y de considerar de manera oportuna QoS.
color gris a la salida. Nos marca de igual manera un máximo
un mínimo y un promedio del tráfico que ha pasado por la De cierta manera la QoS no depende o más bien no está
red con una métrica de paquetes por segundo. ligada solo con marcas de fabricante de equipo tecnológico,

o sistemas software. Pude combinarse y hacerse un sistema
flexible.

AGRADECIMIENTOS
A las personas involucradas en este proyecto.
REFERENCIAS
[1] Vilho Raisanen. Implementing Service Quality in IP Networks.
Soluciones Avanzadas. John Wiley & Sons Inc. 2003 ISBN 0-
470-84793-X
[2] Mike Flannagan. Administering Cisco QOS for IP Networks.
Syngress; 1 edition (March 15, 2001). ISBN-10: 1928994210.
[3] Xiao, XiPeng. Technical, commercial, and regulatory
challenges of QoS. Morgan Kaufmann. 2008 ISBN: 978-0-12-
373693-2
[4] Volume Editor: Adrian Farrel, Old Dog Consulting, UK.
Network Quality of Service Know It All. Morgan Kaufmann
2008.

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