Servicios IP de calidad diferenciada para cliente residencial y de negocio

Transcripción

1 Servicios IP de calidad diferenciada para cliente residencial y de negocio Grupo 7 David Matellano Criado Ángel Pérez Villar Peter Trullenque Eriksson

2 Índice 1. Prólogo 2. Calidad de servicio 2.1. Introducción 2.2. Qué es la calidad de servicio? 2.3. Modelo de las deficiencias 2.4. Aplicación a Ip 3. IntServ 3.1. Qué es IntServ? Tipos de servicios 4. DiffServ 4.1. Introducción 4.2. Qué es DiffServ? Calidad de Servicio Red DiffServ Requerimientos Modelo Tipos de servicio 4.3. RFCs Modelo DiffServ 5. VPN 5.1. Introducción 5.2. Qué es VPN? 5.3. Funcionamiento de una VPN 6. Conclusiones 7. Referencias

3 Prólogo Permite IP diferenciar tipos de clientes? Y de ser así, es viable técnica y económicamente? En las siguientes páginas, se tratará de resolver esas dos preguntas clave, y todas las que se surjan a su alrededor. Para ello, se partirá como punto de partida del concepto general de Calidad de Servicio (QoS), que servirá como medida diferenciadora del tipo de cliente y/o servicio. Se observarán los dos principales métodos para ofrecer dicha diferenciación de QoS, analizando sus pros y sus contras: reserva frente a priorización. Por un lado, se mostrará la arquitectura IntServ, que utiliza el primer método, y por otro lado, la arquitectura DiffServ, que se apoya sobre la priorización. Por qué DiffServ es considerado una alternativa superior a IntServ? Por último, se hará mención del concepto de VPN (redes privadas virtuales), como servicio aplicado a empresas sobre la arquitectura DiffServ.

4 Calidad de servicio Introducción En la actualidad, existen una serie de parámetros que formarán en el cliente una opinión positiva de la empresa. Todos ellos se acumulan en lo que se ha dado nombre de calidad de servicio. Que en una definición un tanto vaga, podría decirse que es satisfacer sobradamente todas las necesidades y expectativas del cliente. Por lo tanto, será necesario disponer de información adecuada sobre los clientes que contenga aspectos relacionados con sus necesidades y con los atributos en los que se fijan para determinar el nivel de calidad conseguido. La calidad, y más concretamente la calidad del servicio, se está convirtiendo en nuestros días en un requisito imprescindible para competir en las organizaciones industriales y comerciales de todo el mundo, ya que las implicaciones que tiene en la cuenta de resultados, tanto en el corto como en el largo plazo, son muy positivas para las empresas envueltas en este tipo de procesos. De esta forma, la calidad del servicio se convierte en un elemento estratégico que confiere una ventaja diferenciadora y perdurable en el tiempo a aquellas que tratan de alcanzarla. (RUIZ, 2002)

5 Qué es la calidad de servicio? Tanto la investigación académica como la práctica empresarial vienen sugiriendo, desde hace ya algún tiempo, que un elevado nivel de calidad de servicio proporciona a las empresas considerables beneficios en cuento a cuota de mercado, productividad, costes, motivación del personal, diferenciación respecto a la competencia, lealtad y capacitación de nuevos clientes, por citar algunos de los más importantes. Como resultado de esta evidencia, la gestión de la calidad de servicio se ha convertido en una estrategia prioritaria y cada vez son más los que tratan de definirla, medirla y mejorarla. Sin embargo, realizar la definición y la medida no ha resultado una tarea tan sencilla. Y sobre todo en el ámbito de lo servicios, ya que la calidad no es un concepto del todo definido e independiente para cada tipo de servicio. Debido a esto, encontramos un gran número de investigaciones con diferentes posibles definiciones y modelos de QoS. Y en la que nos centraremos en esta pequeña introducción del estudio es el denominado Modelo de las Deficiencias de Parasuraman, Zeithaml y Berry.

6 Modelo de las Deficiencias La calidad de servicio se define como una función de la discrepancia entre las expectativas de los consumidores sobre el servicio que van a recibir y sus percepciones sobre el servicio efectivamente prestado por la empresa. Los autores sugieren que reducir o eliminar dicha diferencia, depende de cuatro diferencias o discrepancias (Todas ellas englobadas en una quinta). A continuación se analizarán las cinco diferencias (gaps) propuestos en su trabajo origen y sus consecuencias: GAP 1: Discrepancia entre las expectativas de los clientes y las percepciones que la empresa tiene sobre esas expectativas. Una de las principales razones por las que la calidad de servicio puede ser percibida como deficiente es no saber con precisión que es lo que los clientes esperan. Este gap es el único que traspasa la frontera que separa a los clientes de los proveedores del servicio, y surge cuando las empresas de servicios no conocen con antelación qué aspectos son indicativos de alta calidad para el cliente, cuales son imprescindibles para satisfacer sus necesidades y qué niveles de prestación se requieren para ofrecer un servicio de calidad. Por lo tanto, apreciamos la importancia de realizar estudios de mercado para ver qué es lo que realmente desean los clientes. GAP 2: Discrepancia entre la percepción que los directivos tienen sobre las expectativas de los clientes y las especificaciones de calidad. Hay ocasiones en las que aún teniendo información suficiente y precisa sobre qué es lo que los clientes esperan, las empresas de servicios no logran cubrir esas expectativas. Ello puede ser debido a que las especificaciones de calidad de los servicios no son consecuentes con las percepciones que se tienen acerca de las expectativas de los clientes. Es decir, que las percepciones no se traducen en estándares orientados al cliente.

7 Que se sepa lo que los consumidores quieren, pero no se convierta ese conocimiento en directrices claras y concisas para la prestación de los servicios puede deberse a varias razones: que los responsables de la fijación de estándares consideren que las expectativas de los clientes son poco realistas y no razonables, difíciles por tanto de satisfacer, que asuman que es demasiado complicado prever la demanda; que crean que la variabilidad inherente a los servicios hace inviable la estandarización; que no hay un proceso formal de establecimiento de objetivos o que se fijen los estándares atendiendo a los intereses de la empresa y no de sus clientes. GAP 3: Discrepancia entre las especificaciones de calidad y el servicio realmente ofrecido. Conocer las expectativas de los clientes y disponer de directrices que las reflejen con exactitud no garantiza la prestación de un elevado nivel de calidad de servicio. Si la empresa no facilita, incentiva y exige el cumplimiento de los estándares en el proceso de producción y entrega de los servicios, la calidad de éstos puede verse dañada. Así pues, para que las especificaciones de calidad sean efectivas han de estar respaldadas por recursos adecuado (personas, sistemas y tecnología) y los empleados deben ser evaluados y recompensados en función de su cumplimiento. El origen de esta deficiencia se encuentra, entre otras en las siguientes causas: especificaciones demasiado complicadas o rígidas, desajuste entre empleados y funciones, ambigüedad en la definición de los papeles a desempeñar en la empresa, especificaciones incoherentes con la cultura empresarial o empleados que no están de acuerdo con ellas y se sienten atrapados entre los clientes y la empresa, lo que da lugar a conflictos funcionales, inadecuados sistemas de supervisión control y recompensa, tecnología inapropiada que dificulta que las actuaciones se realicen conforme a las especificaciones, ausencia de sentimiento de trabajo en equipo o falta de sincronización de la oferta y la demanda. GAP 4: Discrepancia entre el servicio real y lo que se comunica a los clientes sobre él. Este gap significa que las promesas hechas a los clientes a través de la comunicación de Marketing no son consecuentes con el servicio suministrado. La

8 información que los clientes reciben a través de la publicidad, el personal de ventas o cualquier otro medio de comunicación puede elevar sus expectativas, con lo que superarlas resultarás más difícil. Finalmente, observamos como la existencia de una deficiencia de la calidad percibida en los servicios puede estar originada por cualquiera de las otras discrepancias o una combinación de ellas. Luego la clave para cerrar el último gap, la diferencia entre las expectativas y percepciones de los consumidores, está en cerrar los restantes gaps del modelo: GAP 5 = función del (GAP 1, GAP 2, GAP 3, GAP 4) Fig. 1: Modelo de deficiencias.

9 Aplicación a IP La calidad de servicio (QoS) es el rendimiento de extremo a extremo de los servicios electrónicos tal como lo percibe el usuario final. Los parámetros de QoS son: el retardo, la variación del retardo (jitter) y la pérdida de paquetes. Una red debe garantizar un cierto nivel de calidad de servicio para un nivel de tráfico que sigue un conjunto especificado de parámetros: Relación entre la probabilidad de llegada de los datagramas y los parámetros del SLA Probabilidad El tiempo mínimo de propagación depende de las características físicas de la red Retardo mínimo Retardo medio Jitter Tiempo Datagramas considerados perdidos por haberse entregado demasiado tarde Ampliación Redes 4-9 Fig. 2: Retardo, jitter y pérdida de paquetes Hoy en día, existen dos tipos de tecnologías para ofrecer esa calidad: Reserva fija del canal en función del flujo de datos (IntServ). Dando diferentes prioridades a los flujos de datos (DiffServ).

10 Reserva o Prioridad? Ventajas Inconvenientes Reserva Prioridad Los paquetes no necesitan llevar ninguna marca que indique como han de ser tratados, la información la tienen los routers Da una garantía casi total Los routers no necesitan conservar información de estado. Requiere mantener información de estado en todos los routers por lo que pasa la comunicación Se requiere un protocolo de señalización para efectuar la reserva en todo el trayecto Los paquetes han de ir marcados con la prioridad que les corresponde La garantía se basa en factores estadísticos, es menos segura que la reserva de recursos (puede haber overbooking) Ampliación Redes 4-12 Fig. 3: Reserva o Prioridad

11 Modelo IntServ Qué es IntServ? Modelo de trabajo basado en un protocolo de reserva (RSVP, ReSerVation Protocol) que permite la reserva de recursos a lo largo de los routers implicados en la comunicación. Para ello, se debe especificar una QoS para la aplicación determinada o para un flujo de datos particular, y mantenerla a lo largo de todos los routers mediante el envío de solicitudes de QoS a todos los nodos de la red a lo largo de la trayectoria de los datos. Tipos de servicios Garantizado: Garantiza un caudal mínimo y un retardo máximo siendo a veces imposible de implementar por limitaciones físicas, ya que cada router del trayecto debe dar las garantías necesarias. Carga Controlada: Ofrece una calidad similar a la de una red de datagramas poco cargada ofreciendo supuestamente un retardo bajo pero sin garantías. Best Effort: No ofrece ninguna garantía y se comporta de forma similar a si no tuviéramos QoS. Dependiendo del tipo de servicio los recursos se reparten de diferentes formas:

12 Reparto de recursos en IntServ Best Effort Caudal Carga controlada Garantizado Tiempo Ampliación Redes 4-23 Fig. 4: Reparto de recursos en IntServ Pero el principal problema de IntServ fue la escalabilidad. Como debía guardar mucha información de estado en cada router, esto hacía inviable usar RSVP en grandes redes, por ejemplo en el core de Internet. Problema de escalabilidad de RSVP Estos routers han de mantener información sobre muchos flujos y por tanto mucha información de estado Core de Internet Ampliación Redes 4-33 Fig. 5: Problemas de escalabilidad de RSVP

13 Modelo DiffServ Introducción El diseño original de Internet contemplaba un servicio best effort, es decir sin ninguna garantía de calidad de servicio. Con la proliferación, a partir de 1994 aproximadamente, de aplicaciones de videoconferencia y multimedia en tiempo real en Internet, muy sensibles a situaciones de congestión, creció el interés de adaptar los protocolos de Internet para ofrecer algún tipo de Calidad de Servicio. Pero en realidad, ya existía algo de Calidad de Servicio desde el principio en IPv4, pues en la cabecera del datagrama se encontraba, como luego comentaremos, el campo denominado TOS (Type Of Service) de ocho bits de los cuales los tres primeros representaban una prioridad (allí denominada precedencia) que permitía marcar los datagramas según su importancia, marcado que permitía establecer en principio políticas o prioridades en la transmisión de los datagramas por la red. Aunque la prioridad representa una cierta calidad de servicio, por cuanto que permite clasificar los datagramas en categorías, no es capaz en general de ofrecer una garantía estricta, al estilo de la ofrecida por ATM, donde es posible reservar un caudal determinado para un circuito, aplicación o flujo determinado, asignándole un circuito virtual CBR, por ejemplo. Aunque un flujo concreto marque sus datagramas con máxima prioridad no es posible, en general, garantizarle un caudal mínimo o un retardo máximo ya que podría sufrir congestión debido a un caudal excesivo de datagramas de esa prioridad producido por el tráfico agregado de otros flujos.

14 Al parecer la única forma de ofrecer una calidad de servicio garantizada es realizando una reserva previa de capacidad en todo el trayecto, al estilo de los circuitos ATM; para ello es preciso que cada router intermedio tenga conocimiento de la existencia de dicho flujo. Esto supone pasar del modelo no orientado a conexión, utilizado en Internet, al orientado a conexión. Hacia 1995 había una tendencia en Internet a desarrollar ese modelo y fruto de esta filosofía es la denominada arquitectura de Servicios Integrados o IntServ (de Integrated Services). El elemento más conocido y representativo de la arquitectura IntServ es el protocolo RSVP del cual hemos hablado anteriormente. Curiosamente a pesar del interés que el modelo IntServ suscitó entre la comunidad Internet su uso no se ha difundido, ni entre los fabricantes que han sido reacios a implementarlo en los equipos, ni entre los ISPs, que tampoco lo han desarrollado en sus redes. Según los expertos el fracaso del modelo IntServ se debe a su no escalabilidad, es decir, a que el costo de su implementación crece cuando menos, linealmente con la complejidad de la red. El problema está en que, al ser RSVP un protocolo orientado a conexión los routers han de mantener una información de estado de todos los flujos activos que pasan por ellos. Esta información de estado puede ser aceptable en los routers de la periferia, pero resulta inmanejable en los routers del core de la red que han de soportar miles de conexiones activas. Debido a que la arquitectura IntServ seguía sin resolver el problema de la calidad de servicio en Internet hacia 1997 apareció un modelo alternativo denominado Arquitectura de Servicios Diferenciados o DiffServ. La idea básica de DiffServ consiste en que cada paquete lleva escrito un código que indica a que clase pertenece; se supone que los routers saben el tratamiento que han de dar a cada una de las clases posibles, por lo que no han de mantener ninguna información sobre conexiones o flujos concretos; el número de clases posibles es limitado e independiente del número de hosts o de flujos que pasan por los routers, por lo que la arquitectura DiffServ es escalable. En realidad el modelo DiffServ reinventó hasta cierto punto el olvidado y denostado campo TOS de IPv4, que incluía entre otras cosas el subcampo precedencia que ya hemos comentado.

15 A partir de aquí, nos adentraremos en contar minuciosamente el concepto de DiffServ, desde todos sus puntos de vista. Qué es DiffServ? La arquitectura DiffServ, se basa en la división del tráfico en diferentes clases y, en la asignación de prioridades a estos agregados. Otra manera más ruda de decirlo sería que, básicamente, la información sobre calidad de servicio se escribe en los datagramas, no en los routers. Ésta es la diferencia fundamental con IntServ y es, la que permite implementar una calidad de servicio escalable a cualquier cantidad de flujos. Este modelo, utiliza diferente información de la cabecera de los paquetes(por ejemplo, DSCP (DiffServ Code Point), para distinguir los paquetes y conocer el tratamiento que debe recibir el tráfico en los nodos de la red DiffServ. Calidad de Servicio Los servicios diferenciados (DiffServ) proporcionan mecanismos de calidad de servicio para reducir la carga en dispositivos de la red a través de un mapeo entre flujos de tráfico y niveles de servicio. Los paquetes que pertenecen a una determinada clase se marcan con un código específico (DSCP). Este código, es todo lo que necesitamos para identificar una clase de tráfico. La diferenciación de servicios se logra mediante la definición de comportamientos específicos para cada clase de tráfico entre dispositivos de interconexión (PHB-Per Hop Behavior). De esta manera, a través de DiffServ planteamos asignar prioridades a los diferentes paquetes que son enviados a la red. Los nodos intermedios (routers) tendrán que analizar estos paquetes y tratarlos según sus necesidades. Ésta es la razón principal por la que DiffServ ofrece mejores características de escalabilidad que IntServ.

16 Cada paquete IP lleva un byte llamado octeto de Tipo de Servicio (TOS octet). Es una característica poco utilizada de IP. En la nueva versión 6 de IP de 128 bits, hay un byte equivalente llamado octeto de Clase de Servicio. Fig. 6: Campo DS - campo TOS de IPv4 Fig. 7: Campo DS Campo de Clase de Tráfico de IPv6.

17 La primera tarea del grupo de DiffServ fue re-especificar este byte. Este campo de 6 bits es conocido como el campo de los Servicios Diferenciados y es marcado con un patrón específico de bits llamado código DS, usado para indicar cómo cada router debe tratar al paquete. Para enfatizar el hecho de que ninguna información de sesión se necesita guardar, este tratamiento es conocido como Per-Hop Behavior (PHB). El octeto luce así: Fig. 8: Aspecto del octeto TOS. El campo de 6 bits contiene hasta 64 diferentes valores binarios. Los códigos extra restantes dejan espacio para innovación y optimizaciones operacionales locales. El marcado puede ocurrir en dos lugares: La fuente original de tráfico, servidor web, marca el tráfico. Esto tiene la ventaja de que el clasificador puede tener conocimiento explícito de la aplicación en uso y puede por consecuencia marcar paquetes de una manera dependiente de la aplicación. Un router, como el primer router que el tráfico encuentra, clasifica y marca el tráfico. Esto tiene la ventaja de que no se necesita ningún cambio a servidores, pero requiere de alguna inteligencia extra en los routers. Cuando un paquete entra en un router, la lógica de encaminamiento selecciona en su puerto de salida el valor DSCP que es usado para conducir el paquete a una cola específica o tratamiento específico en ese puerto. El PHB en particular, es configurado

18 por un mecanismo administrador de red, configurando la tabla de comportamiento de QoS dentro del router. Los estándares PHB son hasta ahora los siguientes: Default behavior: el valor de DSCP es cero y el servicio esperado es exactamente el servicio por defecto de la Internet de hoy (por ej. la congestión y pérdida son completamente descontroladas). Class selector behavior: siete valores DSCP funcionan desde el al y son específicos para seleccionar hasta siete comportamientos, cada uno de los cuales tiene una mayor probabilidad de un envío a tiempo que su predecesor. Expedited Forwarding behavior (EF): el valor recomendado es La tasa de partida del tráfico EF debe ser igual o superior a una tasa configurable. EF intenta permitir la creación de servicios en tiempo real con una tasa de throughput configurable. El objetivo es que el flujo agregado vea siempre o casi siempre, la cola vacía. Assured Forwarding (AF) behavior: Consiste en tres sub-comportamientos, AF1, AF2, AF3. Cuando la red está congestionada, los paquetes marcados con el DSCP para AF1 tienen la menor probabilidad de ser descartados por cualquier router y los paquetes marcados para AF2 la más alta. En general, hay N clases independientes con M niveles de descarte dentro de cada clase. Lo más común es N= 4 y M= 3. A cada clase se le deben asignar una mínima cantidad de recursos, pudiendo obtener más si es que hay exceso. Una vez visto los puntos clave de marcado, otro punto clave es que un router puede cambiar el valor del DSCP. Fig. 9:Variación del DSCP en un router. Y que, el cambio del campo DS estará sujeto a un contrato entre los clientes y el proveedor, SLA (Service Level Agreement).

19 Red DiffServ En la arquitectura definida por DiffServ, que podemos observar en la figura 1, aparecen nodos extremos DS de entrada y salida, así como, DS internos. Este conjunto de nodos definen el dominio DiffServ y presenta un tipo de políticas y grupos de comportamiento por salto (PHB), que determinarán el tratamiento de los paquetes en la red. Fig. 10: Red DiffServ

20 Se verá a continuación las diferentes funciones que deben realizar los nodos DS: Nodos extremos DS: Será necesario realizar diferentes funciones como el acondicionamiento de tráfico entre los dominios DiffServ interconectados. De esta manera, debe clasificar y establecer las condiciones de ingreso de los flujos de tráfico en función de: dirección IP y puerto, tanto origen como destino, protocolo de transporte y DSCP, este clasificador se conoce como MF (Multi-Field Classifier). Una vez que los paquetes han sido marcados adecuadamente, los nodos internos deberán seleccionar el PHB definido para cada flujo de datos. Los nodos DS de entrada serán responsables de asegurar que el tráfico de entrada cumple los requisitos de algún TCA (Traffic Conditioning Agreement), que es una derivado del SLA, entre los dominios interconectados. Por otro lado, los nodos DS de salida deberán realizar funciones de acondicionamiento de tráfico o TC (Traffic Conformation) sobre el tráfico transferido al otro dominio DS conectado. Nodos internos DS: Podrá realizar limitadas funciones de TC, tales como remarcado de DSCP. Los nodos DS internos sólo de conectan a nodos internos o a nodos externos de su propio dominio. A diferencia de los nodos externos para la selección del PHB sólo se tendrá en cuenta el campo DSCP, conocido como clasificador BA (Behavior Aggregate Classifier). Requerimientos La historia de Internet ha sido de un completo crecimiento en cuanto al número de hosts, la gran variedad de aplicaciones y la capacidad de la infraestructura de la red. Por lo tanto, una arquitectura escalable para servicios diferenciados debe permitir acomodar este continuo crecimiento. Los siguientes requerimientos fueron identificados y ubicados en esta arquitectura: Debe acomodar una amplia variedad de servicios y proveer políticas, extendiendo una red punta a punta o una red particular. Debe permitir el desacoplamiento del servicio de la aplicación particular en uso. Debe trabajar con aplicaciones existentes sin la necesidad de mas cambios en interfaces de aplicaciones programables.

21 Debe desacoplar las funciones de condicionamiento de tráfico y aprovisionamiento de servicios de comportamientos de envío implementados en los nodos del núcleo de la red. No debe depender de la aplicación de señalización salto a salto. Debe requerir solo una pequeña cantidad de comportamientos de envío, cuya complejidad de implementación no domine el costo de un dispositivo de red. Debe utilizar solo estado de clasificación de agregados dentro del núcleo de la red. Debe permitir interoperabilidad razonable con nodos de red no DS capaces. Debe permitir implementaciones de clasificación de paquetes simples en nodos del núcleo de la red. Debe evitar estados por microflujos o por clientes dentro de los nodos del núcleo. Debe acomodar despliegue incremental. Modelo Las redes IP están compuestas de nubes, regiones de relativa homogeneidad en términos del control administrativo, tecnología, ancho de banda, etc. Determinando dónde terminan las nubes y las fronteras, nosotros determinamos dónde administrar los recursos y dónde el control es aplicado, para asegurarse que la política se lleva a cabo. Dentro de una nube, es posible sacar ventaja de la uniformidad dentro de su frontera, al agregar flujos de tráfico individuales en un número limitado de agregados de tráfico, donde cada uno tendrá un distinto trato de envío. Por lo tanto, el tráfico entrante a la red es clasificado y posiblemente condicionado en los bordes de la red, y asignado a diferentes behavior aggregates (BA). Dentro de una nube, todo lo que es importante sobre un paquete para determinar el trato de envío es saber a qué agregado pertenece, siendo posible confiar en una marca puesta en el paquete para indicar su agregado. La forma en que una decisión de política específica sobre QoS es implementada, es por medio de la clasificación, monitoreo, marcado, política y otros condicionamientos del tráfico del paquete en las fronteras de las nubes, luego de los cuales los paquetes reciben un trato uniforme dentro de las nubes. Casi todo el trabajo

22 es confinado al borde de las nubes. Las reglas para alojar recursos deben no ser visibles fuera de la nube, siéndolo, solamente los agregados de comportamiento. DiffServ utiliza el tráfico agregado como su unidad fundamental de tráfico, más que como una corriente. Un campo de 6 bits en cada paquete identifica su agregado de tráfico (BA) en el centro de la red y por lo tanto, el trato de envío que cada paquete en el agregado va a recibir, sin importar a que microflujo éste pertenezca. Cada BA es identificado por un único código DS. Dentro del núcleo de la red, los paquetes son enviados de acuerdo al comportamiento por salto asociado al código DS. En el borde de la red, más estado de paquetes debe ser guardado al marcar más campos de paquetes; por lo tanto, los agregados del interior podrían estar hechos de paquetes de varios clientes, y ser condicionados y politizados diferente en el borde, pero con la misma expectativa de trato de envío una vez pasado el borde. Los routers dentro del dominio van a ser configurados para tratar a cada agregado de tráfico en forma diferente: en un dominio que reconoce a N agregados, los routers serán cada uno capaz de tener N comportamientos de envío diferente, uno apropiado para cada agregado. Tipos de servicios Servicio Expedited Forwarding o Premium : Este servicio es el de mayor calidad. Se supone que debe ofrecer un servicio equivalente a una línea dedicada virtual, o a un circuito ATM CBR o VBR-rt. Debe garantizar un caudal mínimo, una tasa máxima de pérdida de paquetes, un retardo medio máximo y un jitter máximo. El valor del subcampo DSCP relacionado con este servicio es

23 Servicio Assured Forwarding : Este servicio asegura un trato preferente, pero no garantiza caudales, retardos, etc. Se definen cuatro clases posibles pudiéndose asignar a cada clase una cantidad de recursos en los routers (ancho de banda, espacio en buffers, etc.). La clase se indica en los tres primeros bits del DSCP. Para cada clase se definen tres categorías de descarte de paquetes (probabilidad alta, media y baja) que se especifican en los dos bits siguientes (cuarto y quinto). Existen por tanto 12 valores de DSCP diferentes asociados con este tipo de servicio, que son: Precedencia de descarte Baja Medi Alta Clase a Fig. 11: CodePoints utilizados en el servicio Assured Forwarding. En el servicio Assured Forwarding el proveedor puede aplicar traffic policing (vigilancia de tráfico) al usuario, y si el usuario excede lo pactado el proveedor puede descartar datagramas, o bien aumentar la precedencia de descarte.

24 Servicio Best Effort: este servicio se caracteriza por tener a cero los tres primeros bits del DSCP. En este caso los dos bits restantes pueden utilizarse para marcar una prioridad, dentro del grupo best effort. En este servicio no se ofrece ningún tipo de garantías. Al igual que en IntServ, dependiendo del tipo de servicio, los recursos se reparten de diferente manera: Reparto de recursos en DiffServ Best Effort sin prioridad Caudal Best Effort con prioridad Assured Forwarding Expedited Forwarding o Premium Tiempo Ampliación Redes 4-50 Fig. 12: Reparto de recursos en DiffServ. Algunos ISPs (proveedores de servicios Internet) ofrecen servicios denominados olímpicos con categorías denominadas oro, plata y normal (o tiempo-real, negocios y normal). Generalmente estos servicios se basan en las diversas clases del servicio Assured Forwarding. El campo DS es una incorporación reciente en la cabecera IP. Anteriormente existía en su lugar un campo denominado TOS o Tipo de Servicio que tenía la siguiente estructura:

25 Subcampo Longitud (bits) Precedencia 3 Flags D, T, R, C 4 Reservado 1 Fig. 13: Estructura del campo Tipo de servicio. El subcampo Precedencia permitía especificar una prioridad entre 0 y 7 para el datagrama (7 máxima prioridad). Este campo es en cierto modo el antecesor del campo DS. A continuación se encontraba un subcampo compuesto por cuatro bits que actuaban como indicadores o flags mediante los cuales el usuario podía indicar sus preferencias respecto a la ruta que seguiría el datagrama. Los flags, denominados D, T, R y C permitían indicar si se prefería una ruta con servicio de bajo retardo (D=Delay), elevado rendimiento (T=Throughput), elevada fiabilidad (R=Reliability) o bajo costo (C=Cost). El campo TOS ha sido muy impopular: el subcampo precedencia se ha implementado muy raramente en los routers. En cuanto a los flags D,T,R,C prácticamente no se han utilizado y su inclusión en la cabecera IP ha sido muy criticada. Estos problemas facilitaron evidentemente la transformación del campo TOS en el DS, aunque existen todavía routers en Internet que interpretan este campo con su antiguo significado de campo TOS. Dado que DiffServ casi siempre utiliza solo los tres primeros bits del DSCP para marcar los paquetes, y que los servicios de mas prioridad, como es el caso del Expedited Forwarding, se asocian con los valores más altos de esos tres bits, en la práctica hay bastante compatibilidad entre el nuevo campo DSCP del byte DS y el antiguo campo Precedencia del byte TOS, como puede verse en la tabla siguiente:

26 Valor Campo Servicio DiffServ Precedencia correspondiente 7 Reservado 6 Reservado 5 Expedited Forwarding 4 Assured Forwarding clase 4 3 Assured Forwarding clase 3 2 Assured Forwarding clase 2 1 Assured Forwarding clase 1 0 Best Effort Fig. 14: Correspondencia del campo precedencia con los servicios DiffServ. Evidentemente esta compatibilidad no es accidental. Tradicionalmente el campo Precedencia no hacía uso de los dos niveles de prioridad más altos, que quedaban reservados para mensajes de gestión de la red, como datagramas del protocolo de routing. En DiffServ se han reservado también los dos valores más altos de los tres primeros bits con lo que se mantiene la compatibilidad con el campo precedencia. RFCs Modelo DiffServ RFC 2430 (10/1998): A Provider Architecture for DiffServ and Traffic Eng. RFC 2474 (12/1998): Definition of the DS field in the IPv4 and IPv6 Headers RFC 2475 (12/1998): An Architecture for Differentiated Service RFC 2597 (6/1999): Servicio Expedited Forwarding RFC 2598 (6/1999): Servicio Assured Forwarding RFC 2638 (7/1999): A Two-bit DiffServ Architecture for the Internet RFC 2963 (10/2000): A Rate Adaptive Shaper for Differentiated Services RFC 2983 (10/2000) Differentiated Services and Tunnels RFC 3086 (4/2001): Def. of DiffServ Per Domain Behaviors & Rules for Spec. RFC 3270 (5/2002): MPLS Support of DiffServ RFC 3287 (7/2002): Remote Monitoring MIB Extensions for DiffServ RFC 3289 (5/2002): Management Information Base for the DiffServ Architect.

27 VPN Introducción Hace unos años no era tan necesario conectarse a Internet por motivos de trabajo. Conforme ha ido pasado el tiempo las empresas han visto la necesidad de que las redes de área local superen la barrera de lo local permitiendo la conectividad de su personal y oficinas en otros edificios, ciudades, comunidades autónomas e incluso países. Por otro lado se encontraban las grandes inversiones que eran necesarias realizar tanto en hardware como en software y por supuesto, en servicios de telecomunicaciones que permitiera crear estas redes de servicio. Afortunadamente con la aparición de Internet, las empresas, centros de formación, organizaciones de todo tipo e incluso usuarios particulares tienen la posibilidad de crear una Red privada virtual (VPN) que permita, mediante una moderada inversión económica y utilizando Internet, la conexión entre diferentes ubicaciones salvando la distancia entre ellas. Las redes virtuales privadas utilizan protocolos especiales de seguridad que permiten obtener acceso a servicios de carácter privado, únicamente a personal autorizado, de una empresas, centros de formación, organizaciones, etc.; cuando un usuario se conecta vía Internet, la configuración de la red privada virtual le permite conectarse a la red privada del organismo con el que colabora y acceder a los recursos disponibles de la misma como si estuviera tranquilamente sentado en su oficina. VPN es, por tanto, una aplicación con una clara preferencia al cliente empresario sobre el cliente residencial. De esta manera, el desarrollo de DiffServ podría presentar un especial interés de cara a la creación de VPNs sobre una red IP.

28 Qué es una VPN? Realmente una VPN no es más que una estructura de red corporativa implantada sobre una red de recursos de carácter público, pero que utiliza el mismo sistema de gestión y las mismas políticas de acceso que se usan en las redes privadas, al fin y al cabo, no es más que la creación en una red pública de un entorno de carácter confidencial y privado que permitirá trabajar al usuario como si estuviera en su misma red local. Funcionamiento de una VPN Como hemos indicado en un apartado anterior, desde el punto de vista del usuario que se conecta a ella, el funcionamiento de una VPN es similar al de cualquier red normal, aunque realmente para que el comportamiento se perciba como el mismo hay un gran número de elementos y factores que hacen esto posible. La comunicación entre los dos extremos de la red privada a través de la red pública se hace estableciendo túneles virtuales entre esos dos puntos y usando sistemas de encriptación y autentificación que aseguren la confidencialidad e integridad de los datos transmitidos a través de esa red pública. Debido al uso de estas redes públicas, generalmente Internet, es necesario prestar especial atención a las cuestiones de seguridad para evitar accesos no deseados. La tecnología de túneles (Tunneling) es un modo de envío de datos en el que se encapsula un tipo de paquetes de datos dentro del paquete de datos propio de algún protocolo de comunicaciones, y al llegar a su destino, el paquete original es desempaquetado volviendo así a su estado original.

29 En el traslado a través de Internet, los paquetes viajan encriptados, por este motivo, las técnicas de autenticación son esenciales para el correcto funcionamiento de las VPNs, ya que se aseguran a emisor y receptor que están intercambiando información con el usuario o dispositivo correcto. La autenticación en redes virtuales es similar al sistema de inicio de sesión a través de usuario y contraseña, pero tienes unas necesidades mayores de aseguramiento de validación de identidades. La mayoría de los sistemas de autenticación usados en VPN están basados en sistema de claves compartidas. La autenticación se realiza normalmente al inicio de una sesión, y luego, aleatoriamente, durante el transcurso de la sesión, para asegurar que no haya algún tercer participante que se haya podido entrometer en la conversación. Todas las VPNs usan algún tipo de tecnología de encriptación, que empaqueta los datos en un paquete seguro para su envío por la red pública. La encriptación hay que considerarla tan esencial como la autenticación, ya que permite proteger los datos transportados de poder ser vistos y entendidos en el viaje de un extremo a otro de la conexión. Existen dos tipos de técnicas de encriptación que se usan en las VPN: Encriptación de clave secreta, o privada, y Encriptación de clave pública. En la encriptación con clave secreta se utiliza una contraseña secreta conocida por todos los participantes que van a hacer uso de la información encriptada. La contraseña se utiliza tanto para encriptar como para desencriptar la información. Este tipo de sistema tiene el problema que, al ser compartida por todos los participantes y debe mantenerse secreta, al ser revelada, tiene que ser cambiada y distribuida a los participantes, lo que puede crear problemas de seguridad.

30 La encriptación de clave pública implica la utilización de dos claves, una pública y una secreta. La primera es enviada a los demás participantes. Al encriptar, se usa la clave privada propia y la clave pública del otro participante de la conversación. Al recibir la información, ésta es desencriptada usando su propia clave privada y la pública del generador de la información. La gran desventaja de este tipo de encriptación es que resulta ser más lenta que la de clave secreta. En las redes virtuales, la encriptación debe ser realizada en tiempo real, de esta manera, los flujos de información encriptada a través de una red lo son utilizando encriptación de clave secreta con claves que son válidas únicamente para la sesión usada en ese momento.

31 Conclusiones En la actualidad, la red de datos tiene que soportar un tráfico mayor que aumenta día a día de forma alarmante: servicios de descarga masiva, emisión de video, telefonía sobre IP,... Todo esto, hace que la red este cada día más colapsada haciendo muy complicado mantener la calidad de servicio. Qué podemos hacer al respecto? A simple vista, tenemos dos posibles grandes soluciones: Aumentar la red de transporte según sea necesario, abaratando lo máximo posible los sistemas de comunicación y transporte. Gestionar de forma diferente los recursos disponibles, teniendo en cuenta su origen, tipo de servicio, prioridad Si optamos por la primera opción nos dirigimos hacia una red en la que no aprovechamos al 100% los recursos disponibles. Y, sin embargo, con la segunda opción, tendemos una red que no trata de forma similar a los usuarios. Cuál es la mejor opción? Desde un punto de vista técnico, se llegará a un límite en el cual no resultará posible aumentar más las redes. Así mismo, desde un punto de vista económico, antes de llegar a dicha limitación física, dejará de ser rentable. Este factor será el punto de inflexión a partir del cual, nos veamos obligados a gestionar de manera diferenciada las redes. En este cauce, el modelo DiffServ tomará el control de las redes, siendo la alternativa a la diferenciación de clientes residenciales o clientes de negocio. El servicio Best-Effort, actualmente usado en las redes, será sustituido por los servicios EF y AF. El primero de ellos, estará destinado a clientes preferentes de tipo empresa, debido a las motivaciones económicas principalmente, asegurándoles un caudal y un retardo óptimos. El segundo servicio, es decir, AF, estará destinado por su parte, al usuario privado, asegurando

32 cierta QoS (sin las prestaciones del anterior servicio) y distinguiendo a su vez, varias clases dentro de sí. Sin embargo, desde un punto de vista social, nos enfrentamos a la tradicional separación de pobres y ricos. Es lógico pensar, que los clientes de negocio, al tener mayor inyección económica, podrán acceder a servicios exclusivos que para la mayoría de la sociedad, resulta impensable. En este punto, nos encontramos con el sentimiento moral de justicia. Desde un punto de vista objetivo, en el futuro se tendrá que optar por DiffServ. Pero, a qué costo moral? Desde nuestro punto de vista, no es necesario hacer la distinción de pobres y ricos nombrada anteriormente, si no por servicios ofrecidos.

33 Referencias Calidad de servicio Apuntes referidos a calidad de servicio - DiffServ como solución a la provisión de QoS en Internet por Jorge Escribano Salazar, Carlos García García, Celia Seldas Alarcóny José Ignacio Moreno Novella IntServ - Apuntes referidos a calidad de servicio - DiffServ como solución a la provisión de QoS en Internet por Jorge Escribano Salazar, Carlos García García, Celia Seldas Alarcóny José Ignacio Moreno Novella DiffServ - Apuntes referidos a calidad de servicio - Red Experimental DiffServ Utilizando Router-PCs con Sistema Operativo Linux por José Manuel Giménez Guzmán y Jorge Martínez Bauset DiffServ como solución a la provisión de QoS en Internet por Jorge Escribano Salazar, Carlos García García, Celia Seldas Alarcóny José Ignacio Moreno Novella - Nuevas soluciones en internet: IntServ y DiffServ por Cláudia Jacy Barenco Abbas

34 VPN - DiffServ como solución a la provisión de QoS en Internet por Jorge Escribano Salazar, Carlos García García, Celia Seldas Alarcóny José Ignacio Moreno Novella