The Research Process

Uno de los principales objetivos del manejo de tráfico es el de evadir la congestión. Un método para reducir la congestión es el descarte de paquetes cuando el sistema está cercano a la saturación. Durante la congestión las colas del router se acercan a su máximo límite; que provoca el bloqueo y pérdidas de paquetes.

Las metodologías de evasión de congestión se basan en la manera que los protocolos operan, con el fin de no llegar a la congestión de la red. A continuación se describen los principales métodos que se utilizan para el manejo de tráfico.

2.1.4.2.1 Descarte de cola (TD)

Este método de manejo de tráfico es un algoritmo de gestión de colas simple utilizado por los routers de internet para decidir cuándo descartar paquetes. En TD todo el tráfico no está diferenciado y cada paquete es tratado de forma idéntica. Con este método, cuando la cola se llena a su máxima capacidad, los paquetes recién llegados se eliminan hasta que la cola tiene espacio suficiente para aceptar el tráfico entrante. El problema es que se produce el efecto de sincronización global con las comunicaciones que usan TCP [18].

Sincronización global se refiere a una pérdida total de caudal debida al bloqueo de paquetes desde varias conexiones al mismo tiempo. Cuando múltiples conexiones TCP operan sobre un enlace común, todas ellas incrementarán el tamaño de su ventana deslizante a medida que el tráfico llega sin problemas. Este aumento gradual consume el ancho de banda del enlace hasta congestionarlo; en este punto las conexiones TCP experimentan errores de transmisión, lo que hace que disminuyan su tamaño de ventana simultáneamente. Este ciclo es repetitivo, creando picos y valles en la utilización del ancho de banda del enlace. [13]

2.1.4.2.2 Detección temprana aleatoria (RED)

Este método evita la congestión en la red antes que surjan problemas. Provee a los operadores de la red, la posibilidad de aplicar normas para el manejo del tráfico y maximizar el throughput (volumen de información que fluye a través de un sistema) bajo condiciones de congestión. Trabaja junto a protocolos a nivel de transporte como TCP, evitando la congestión y aplicando una serie de algoritmos [13]:

• Distingue entre ráfagas de tráfico temporal que pueden ser absorbidas por la red, y cargas excesivas de tráfico que pueden saturar la red.

• Trabaja en cooperación con el extremo generador de tráfico, para evitar la oscilación producida por el protocolo TCP, que puede causar ondas de congestión en la red.

• RED trabaja con TCP, para anticiparse y manejar la congestión en momentos de tráfico excesivo, para maximizar el throughput mediante el descarte de paquetes.

Con este método después de cierto umbral de longitud de las colas, se desechan paquetes aleatoriamente con cierta probabilidad (a mayor longitud de colas, mayor probabilidad de descarte); esta ventaja permite evitar la sincronización global. Si el tamaño promedio de la cola está entre el mínimo y el máximo umbral, cada paquete que llegue es marcado con probabilidad Pa. Cuando el tamaño promedio de la cola excede el U.max, cada paquete que va llegando va siendo marcado con Pb. [18] (Ver figura 2.13)

Fig. 2.13 Detección Temprana Aleatoria, [18]

En la figura 2.14 se estima la probabilidad de bloqueo de paquetes según el tamaño de la cola, de acuerdo a como se va aproximando el tamaño medio de la cola al umbral máximo, va bloqueando un número cada vez mayor de paquetes. Cuando bloquea los paquetes, RED escoge de forma aleatoria qué conexiones bloqueará los paquetes [18].

Fig. 2.14 Probabilidad de bloqueo y Longitud de cola, [18]

2.1.4.2.3 Detección temprana aleatoria balanceada (WRED)

WRED combina las capacidades de RED y de IP Precedence, para proveer diferentes clases de servicio en función de las características de la información, también proporciona manejadores para tráfico prioritario en momentos de congestión. Este mecanismo también puede colaborar con RSVP, proporcionando un controlador de carga o indicando si es factible una reserva de espacio en alguna cola [13]. A continuación en la figura 2.15 se muestra el esquema gráfico para WRED.

2.1.4.2.4 Tasa de acceso controlado (CAR)

CAR es una característica de QoS que lleva a cabo la limitación de velocidad transmisión y la clasificación de paquetes. Este mecanismo realiza las siguientes funciones: [19]

• Limita la velocidad de transmisión de entrada o salida en una interfaz o subinterfaz sobre la base de un conjunto de criterios.

• Clasifica los paquetes mediante el establecimiento de la precedencia de IP o de un grupo QoS. Un grupo de QoS es un identificador de clase de QoS interno del router.

CAR puede utilizar la limitación de velocidad de tráfico basado en ciertos criterios de coincidencia, como por ejemplo, la interfaz de entrada, la precedencia de IP, grupo QoS, o criterios de lista de acceso IP. CAR realiza dos funciones de QoS: [19]

• Administración de ancho de banda a través de limitación de velocidad. Esta función permite controlar la velocidad máxima para el tráfico transmitido o recibido en una interfaz. CAR está configurado a menudo en las interfaces de borde de una red para limitar el tráfico hacia o fuera de la red. El tráfico que entra dentro de los parámetros de velocidad se transmite, mientras que los paquetes que excedan la cantidad aceptable de tráfico se descartan o se transmite con una prioridad distinta.

• Clasificación de paquetes a través de la precedencia IP y la configuración grupo QoS. Esta función le permite distribuir la red en varios niveles de prioridad o clases de servicio (CoS).

○ Utilizando CAR se puede establecer la precedencia IP para los

paquetes que entran en la red.

○ Utilizando CAR se puede asignar paquetes a un grupo QoS. El router

utiliza el grupo QoS para determinar la forma en que trata a los paquetes.

2.1.4.2.5 Modelamiento de trafico general (GTS)

El método GTS modela el tráfico mediante la reducción de flujo de paquetes a la salida para evitar la congestión, al restringir el tráfico a una velocidad de bits en particular mediante el mecanismo de token bucket. GTS se aplica sobre cada base de la interfaz mediante la utilización de listas de acceso para seleccionar el tráfico a modelar.

Funciona con una variedad de tecnologías de capa 2, como Frame Relay, ATM, SMDS, y Ethernet. Este método es compatible con la mayoría de los medios de comunicación y los tipos de encapsulación en el router.