Modelado Virtual

2014Prctica De La Unidad 2:Anlisis De Requerimientos De Ingeniera De Trfico (TE) En Una Comunicacin De Voip

Integrantes Del Equipo Gorjn Martnez Sixto Adolfo10530316 Moreyra lvarez Miguel ngel 10320959 Ortiz Nava Brisa Kristal 10320814 Mojica Rojas Alan De Jess 09320167

ContenidoINTRODUCCIN4DESARROLLO5Fundamento terico5Ingeniera de trfico5Modelado de trfico5Componentes del Modelo de Procesado de Ingeniera de Trfico6Medicin6Modelado, Anlisis, y Simulacin7Optimizacin7Modelos de trfico de fuente7Modelos deterministas8Modelos estadsticos8Modelos analticos8Modelos de Poisson8Modelado de trfico autosimilar9Modelado y estimacin de trfico9Servicios Integrados10Servicios Diferenciados12Calidad de Servicio QoS12Planificacin de paquetes13Polticas de planificacin con calidad de servicio14Ingeniera de Trafico en MPLS14Matrices de trfico15Aplicaciones de las matrices de trfico16Principales funciones de la ingeniera de trfico172.-Objetivos de Grado de Servicio (GoS)20Requisitos de QoS203. Controles de trfico y dimensionamiento20Controles de trfico21Tareas de la Gestin y operacin de Redes21Escalas de tiempo para las tareas de Gestin y operacin de redes22Enrutamiento de trfico22Controles de Gestin de trfico de red23Mtodos de proteccin del servicio23Controles a nivel de paquete23Controles de Red Inteligente y Sealizacin234.-Monitoreo del rendimiento24Practica25Analisis Cualitativo y Cuantitativo41

INTRODUCCIN

En este trabajo de investigacin se presenta el anlisis de los requerimientos en la ingeniera del trfico, La Ingeniera de Trfico (TE) es una disciplina que procura la optimizacin de la performance de las redes operativas. La Ingeniera de Trfico abarca la aplicacin de la tecnologa y los principios cientficos a la medicin, caracterizacin, modelado, y control del trfico que circula por la red. Las mejoras del rendimiento de una red operacional, en cuanto a trfico y modo de utilizacin de recursos, son los principales objetivos de la Ingeniera de Trfico. El objetivo es en este caso el optimizar la utilizacin de los recursos de la red de manera que no se saturen partes de la misma mientras otras permanecen subutilizadas. Todo lo anterior apunta a un objetivo global, que es minimizar la congestin al mismo tiempo que intentar incrementar la eficiencia de la utilizacin de los recursos. Claramente, la congestin es un fenmeno nada deseable y es causada por ejemplo por la insuficiencia de recursos en la red. El objetivo bsico de la Ingeniera de Trfico es adaptar los flujos de trfico a los recursos fsicos de la red. La idea es equilibrar de forma ptima la utilizacin de esos recursos, de manera que no haya algunos que estn sobre-utilizados, creando cuellos de botella, mientras otros puedan estar subutilizados.As como tambin se realizaran pruebas, necesarias para poder observar los fenmenos, con ayuda de algunas herramientas como Wireshark.

DESARROLLO Fundamento terico

Ingeniera de trfico

La ingeniera de trfico en Internet se define como aquellos aspectos de ingeniera de red en Internet relacionados con las cuestiones de evaluacin y optimizacin del rendimiento de las redes operacionales IP. La Ingeniera de Trfico abarca la aplicacin de la tecnologa y los principios cientficos a la medicin, caracterizacin, modelizacin, y control del trfico en Internet.Las mejoras del rendimiento de una red operacional, en cuanto a trfico y niveles de recursos, son los principales objetivos de la ingeniera de trfico en Internet. Esto se consigue dirigindose a los requerimientos del rendimiento orientado al trfico, mientras se utilizan los recursos de la red econmicamente y fiablemente. Las medidas del rendimiento orientado al trfico incluyen retardos, variacin de los retardos, prdida de paquetes y capacidad.

Modelado de trfico

Modelo(s) de Procesado de Ingeniera de Trfico

El modelo de procesado es descrito como una secuencia de acciones que un ingeniero de trfico, o ms generalmente un sistema de ingeniera de trfico, debe realizar para optimizar el rendimiento de una red operacional. El modelo de procesado descrito aqu representa la mayora de actividades comunes a la mayora de metodologas de ingeniera de trfico aunque los detalles en cuanto a cmo se ejecutan la ingeniera de trfico pueden diferir de una red a otra. El modelo de procesado de ingeniera de trfico es iterativo. Las cuatro fases del modelo de procesado descritas ms abajo se repiten continuamente.La primera fase del modelo de procesado TE es definir las polticas de control relevantes que gobiernan la operacin de la red. Estas polticas pueden depender de muchos factores incluidos el modelo de negocio predominante, la estructura de coste de la red, las restricciones de operacin, el modelo de utilidad, y los criterios de optimizacin.La segunda fase del modelo de procesado es un mecanismo de realimentacin que implica la adquisicin de datos de medida de la red operacional. Si los datos empricos no estn disponibles fcilmente de la red, entonces se pueden usar las cargas sintticas en vez de ellos, que reflejan o la carga predominante o la carga esperada de la red. La tercera fase del modelo de procesado es analizar el estado de la red y caracterizar la carga de trfico. El anlisis de rendimiento puede ser proactivo y/o reactivo. El anlisis de rendimiento proactivo identifica los problemas potenciales que no existen, pero se podran manifestar en el futuro. El anlisis de rendimiento reactivo identifica los problemas existentes, determina su causa a travs del diagnstico, y evala propuestas alternativas para remediar el problema, si es necesario. Se pueden usar varias tcnicas cuantitativas y cualitativas en el proceso de anlisis, incluido el modelado basado en el anlisis y la simulacin. La fase de anlisis del modelo de procesado puede suponer la investigacin de la concentracin y distribucin del trfico a travs de la red o los subconjuntos relevantes de la red, identificando las caractersticas de la carga de trfico ofertado, identificando los cuellos de botella existentes o potenciales, e identificando las patologas de la red tales como una colocacin ineficiente de un enlace, puntos de fallo simple, etc. Las patologas de la red pueden ser el resultado de muchos factores incluido la arquitectura inferior de la red, el diseo inferior de la red, y los problemas de configuracin. Se puede construir una matriz de trfico como parte del proceso de anlisis. El anlisis de la red tambin puede ser descriptivo o normativo.La cuarta fase del modelo de procesado TE es la optimizacin del rendimiento de la red. La fase de optimizacin del rendimiento supone un proceso de decisin que selecciona e implementa un conjunto de acciones de un conjunto de alternativas. Las acciones de optimizacin pueden incluir el uso de tcnicas apropiadas o para controlar el trfico ofertado o controlar la distribucin de trfico a travs de la red. Las acciones de optimizacin tambin pueden implicar el aadir enlaces adicionales o aumentar la capacidad del enlace, desplegando hardware adicional tales como enrutadores y conmutadores, ajustando sistemticamente los parmetros asociados con el encaminamiento tales como las mtricas IGP y los atributos BGP, y ajustando los parmetros de gestin del trfico.

Componentes del Modelo de Procesado de Ingeniera de Trfico

Los componentes clave del modelo de procesado de la ingeniera de trfico incluyen un subsistema de medida, un subsistema de modelado y anlisis, y un subsistema de optimizacin. Las subsecciones siguientes examinan estos componentes y como aplicarlos al modelo de procesado de ingeniera de trfico.Medicin

La medicin es crucial para la funcin de ingeniera de trfico. El estado operacional de una red se puede determinar concluyentemente solamente a travs de la medicin. La medicin tambin es crtica en la funcin de optimizacin porque provee la realimentacin de los datos que se usan en los subsistemas de control de ingeniera de trfico. Estos datos se usan para optimizar adaptativamente el rendimiento de la red en respuesta a eventos y estmulos originados dentro y fuera de la red. La medicin tambin se necesita para determinar la calidad de los servicios de la red y evaluar la efectividad de las polticas de ingeniera de trfico. Modelado, Anlisis, y Simulacin

El modelado y el anlisis son aspectos importantes de la ingeniera de trfico de Internet. El modelado supone la construccin de una representacin abstracta o fsica que representa las caractersticas relevantes de trfico y los atributos de la red.Un modelo de red es una representacin abstracta de la red que captura rasgos, atributos, y caractersticas, as como los atributos y restricciones de los enlaces y nodos. Un modelo de red puede facilitar el anlisis y/o la simulacin que se puede usar para predecir el rendimiento de la red bajo varias condiciones as como guiar los planes de expansin de la red.Las herramientas de simulacin de la red son extremadamente tiles para la ingeniera de trfico. Debido a la complejidad del anlisis realista y cuantitativo de comportamiento de la red, determinados aspectos de los estudios del rendimiento de la red solo se pueden conducir de forma efectiva usando simulacin.Optimizacin

La optimizacin del rendimiento de la red implica resolver las cuestiones de la red transformando estas cuestiones en conceptos que permiten una solucin, la identificacin de una solucin, y la implementacin de la solucin. La optimizacin del rendimiento de la red puede ser correctiva o perfectiva. En la optimizacin correctiva, la meta es remediar un problema que ha ocurrido o que es incipiente. En la optimizacin perfectiva, la meta es mejorar el rendimiento de la red aun cuando los problemas explcitos no existen y no estn anticipados.Modelos de trfico de fuente

El trfico observado en un determinado enlace de una red puede ser tenido en cuenta como una secuencia de peticiones de servicio o de observaciones, en general, son interpretadas de muy diferente forma en funcin del grado de detalle y el tipo de caractersticas estadsticas consideradas. As, desde el punto de vista del usuario, el trfico es tratado como una secuencia de acciones, o en el caso ms general, de sesiones. Desde el punto de vista de la red, o incluso de las aplicaciones, el trfico es considerado como una secuencia de paquetes de tamao variable. Independientemente de su significado, la secuencia de observaciones es modelada mediante un conjunto de variables aleatorias con funciones de distribucin de probabilidad definida y en la misma escala temporal de la secuencia.

Modelos deterministas

Para el modelado del trfico de fuente utilizan el anlisis de su comportamiento en el peor caso, con lo que los retardos en sistemas de espera son fcilmente calculables. Estos modelos suponen la sobreestimacin de los recursos necesarios para cursar el trfico y, por lo tanto, su infrautilizacin. Es recomendable conocer a priori los patrones de trfico, facilitando el proceso de seleccin de los valores para cada uno de los parmetros que componen el modelo. Entre estos mtodos destacan el modelo de leaky-bucket y el modelo de la envolvente emprica.Modelos estadsticos

En este caso se hace uso de la aproximacin para llegar a la caracterizacin de una determina fuente de trfico. Cada fuente es representada mediante un modelo analtico y, para su inclusin en un agregado de trficos, es necesario analizar el comportamiento del QoS del agregado antes de tener en cuenta la nueva fuente. Se plantean varias dificultades: es difcil determinar un modelo de trfico a priori que se ajuste en todo momento al comportamiento de una fuente, salvo que se realicen constantes correcciones sobre los valores de los correspondientes parmetros. El obliga a realimentar los modelos con medidas que permitan actualizarlos. La resolucin en tiempo real se hace, de esta manera, muy difcil. Adems, sera recomendable realizar los anlisis en base al comportamiento extremo a extremo, lo cual tambin resulta complicado.Modelos analticos

Describen matemticamente la funcin de distribucin de la variable aleatoria modelada. Estos modelos resultan muy simples, aunque las caractersticas del trfico modelado son de menor calidad frente a los modelos empricos. En general, los modelos analticos predicen una forma aproximada de la funcin de distribucin modelada, y solamente si los parmetros que componen el modelo son conocidos. La ventaja radica en que dichos valores pueden ser obtenidos de forma emprica.Modelos de Poisson

Tradicionalmente el ms utilizado para el modelado de trfico. Al ser la interllegada una distribucin exponencial, los procesos de llegada de Poisson generan trficos suaves conforme aumenta la escala de observacin. Adems, aun estando en niveles bajos, el uso de este modelo para trfico a rfagas est limitado conforme se agregan fuentes de estas caractersticas. La suma de fuentes tiende a suavizar el trfico agregado.

Modelado de trfico autosimilar

Los modelos tradicionales requieren gran nmero de parmetros para conseguir capturar el comportamiento del trfico a rfagas, tal y como se entiende en los servicios Internet. Existen algunas soluciones simples que evitan este problema:Fractional Brownian Motion FBM: Es el mtodo utilizado para describir la agregacin de varios flujos de trfico. Bsicamente obtiene la cantidad de trfico que se espera obtener en un tiempo dado. Solamente presenta tres parmetros bsicos: Tasa media m: cantidad de trfico o grado de utilizacin de los recursos. Relacin varianza-media a: mide el grado de fluctuacin respecto de la media. Hurst: tasa de decremento de la correlacin del trfico. Tambin indica la dependencia a largo plazo (LRD Long Range Dependence).

Los dos ltimos parmetros caracterizan el comportamiento a rfagas del trfico. Este mtodo, puede ser utilizado para definir lo que se denomina el Fractional Leaky Bucket (FLB), caso especial de FBM. El network calculus tambin puede ser aplicado en la concatenacin de FLB para el dimensionado de recursos, el clculo del retardo extremo a extremo y el multiplexado de fuentes de trfico.Mapas caticos: Las caractersticas de auto similitud del trfico Internet estn relacionadas directamente con la teora del caos. Este tipo de modelos hacen uso de funciones iterativas, mediante las cuales mapean el comportamiento catico de sistemas dinmicos, entre los que se encuentra Internet.Superposicin de fuentes ON-OFF: Consiste en la generacin de trfico mediante multiplexacin de varias fuentes ON-OFF. Cada fuente de dos estados genera paquetes, de forma que al utilizar distribuciones de cola pesada se consigue un trfico con caractersticas autosimilares, normalmente mediante distribuciones de Pareto.Modelado y estimacin de trfico

QoS y GoS son parmetros ntimamente ligados con las medidas del trfico entre cada par de nodos de la red. El GoS describe la accesibilidad a un servicio, tpicamente en la hora cargada (Bussiness Hour BH), mientras que el QoS los parmetros intrnsecos al uso del servicio, como por ejemplo el MOS (Mean Opinion Rate) en servicios de telefona o el PLR (Packet Loss Rate), PER (Packet Error Rate) o el retardo en redes de paquetes. De acuerdo con las distintas tcnicas de anlisis y diseo, el modelado y estimacin de las cargas dentro de la red resultan determinantes a la hora de planificarla y dimensionarla. Sin embargo, esta tarea puede llevarse a cabo de tres formas distintas, dependiendo de las caractersticas del trfico que se desee estimar:Estimacin de cargas de trfico en nuevos sistemas: Su objetivo es la estimacin de las medidas de intensidad de trfico para cada lnea de usuario, de forma que se considera que cada aplicacin y cada usuario determina una intensidad de trfico concreta. Para llevar a cabo dicha tarea, es necesario definir las intensidades de trfico previstas en la hora cargada, medidas stas en milierlangs o bits por segundo para cada localizacin geogrfica de los usuarios. Estimacin de cargas de trfico en sistemas existentes: El objetivo es obtener las medidas de intensidad para cada lnea de usuario, las cuales van a poder ser obtenidas a partir de la propia observacin de la red. Para ello se obtienen las intensidades de trfico asociadas a la hora cargada en base a los datos reales correspondientes a cada servicio.Estimacin de trfico dorsal: Su objetivo es la obtencin de las medias de intensidad de trfico para la red dorsal, ya sea a partir de los flujos entre cada pareja de nodos, o bien asumiendo que el caudal por cada fuente individual est distribuido hacia todos los destinos en funcin de sus cargas y de su distancia. Para ello es necesario calcular el trfico total en trnsito para cada nodo conmutador de la red, a continuacin se calcula el total, tanto entre cada pareja de nodos como para cada nodo en particular. Por ltimo, se realiza el clculo del trfico en cada lnea troncal que une cada pareja de nodos.Servicios Integrados

El grupo de trabajo Servicios Integrados del IETF desarroll el modelo de servicios integrados (Intserv). Este modelo requiere que los recursos, tales como el ancho de banda y los buffers, sean reservados a priori para un flujo de trfico determinado para asegurar que sea satisfecha la calidad de servicio requerido por el flujo de trfico. El modelo de servicios integrados incluye componentes adicionales adems de los usados en el modelo sin garantas tales como los clasificadores de paquetes, los programadores de paquetes y el control de admisin. Se usa un clasificador de paquetes para identificar los flujos que va a recibir un determinado nivel de servicio. Un programador de paquetes maneja la programacin del servicio a los distintos flujos de paquetes para asegurar que se cumplen los compromisos de QoS. Se usa el control de admisin para determinar si un enrutador tiene los recursos necesarios para aceptar un nuevo flujo. Se han definido dos servicios bajo el modelo de Servicios Integrados: el servicio garantizado y el servicio de carga controlada.

El servicio garantizado se puede usar para las aplicaciones que requieren un tiempo limitado de entrega del paquete. Para este tipo de aplicacin, los datos que son entregados a la aplicacin despus de una cantidad predefinida de tiempo transcurrido, se considera normalmente sin valor. Por tanto, el servicio garantizado intenta suministrar un lmite firmemente cuantificado en cuanto al retardo extremo a extremo del paquete para un flujo. Esto se cumple controlando el retardo de las colas de espera de los elementos de la red a lo largo del camino del flujo de datos. Sin embargo el modelo de servicio garantizado no suministra lmites en cuanto a jitter (tiempos entre llegadas de paquetes consecutivos).

El servicio de carga controlada se puede usar para las aplicaciones adaptables que pueden tolerar algn retardo pero que son sensibles a las condiciones de sobrecarga de trfico. Este tipo de aplicacin normalmente funciona satisfactoriamente cuando la red est poco cargada pero su rendimiento se degrada significativamente cuando la red va muy cargada El servicio de carga controlada, por tanto, ha sido diseado para proveer aproximadamente el mismo servicio que el servicio sin garantas en una red ligeramente cargada sin reparar en las condiciones actuales de la red. El servicio de carga controlada se describe cualitativamente en que no hay valores especificados de retardo o prdidas. La principal cuestin con el modelo de Servicios Integrados ha sido la escalabilidad especialmente en las grandes redes pblicas IP que potencialmente pueden tener millones de microflujos activos concurrentemente en trnsito.

Una caracterstica notable del modelo de Servicios Integrados es que requiere sealizacin explcita de los requerimientos de QoS de los sistemas finales a los enrutadores. El Resource Reservation Protocol (RSVP) realiza la funcin de sealizacin y es el componente crtico del modelo de Servicios Integrados. RSVP es un protocolo soft de sealizacin de estado. Soporta el establecimiento iniciado en el receptor de la reserva de recursos tanto para los flujos multicast como unicast. Originalmente el RSVP fue desarrollado dentro de un marco de servicios integrados para las aplicaciones con el fin de comunicar los requerimientos de QoS a la red y para la red reservar los recursos relevantes para satisfacer los requerimientos QoS . Recientemente, RSVP ha sido modificado y ampliado en varias direcciones para mitigar los problemas de escalabilidad. Como resultado de ello, est llegando a ser un protocolo de sealizacin verstil en Internet. Por ejemplo, RSVP se ha ampliado para reservar recursos para la agregacin de flujos, establecer caminos explcitos de conmutacin de etiquetas en MPLS, y realizar otras funciones de sealizacin dentro de Internet. El soporte de diferentes clases de servicio requiere que la red, especficamente los conmutadores, gestionen explcitamente el ancho de banda y la memoria para proporcionar calidad de servicio a cada flujo. Por lo tanto, la reserva de recursos, el control de admisin, la planificacin del trfico y la gestin de la memoria son tambin claves en los Servicios Integrados. En el caso de ATM, una vez que se configura una conexin, todos los recursos solicitados permanecen activos y asociados hasta que finalice la transmisin. Dentro de las conexiones se pueden distinguir aquellas con servicio garantizado (Guaranteed Service - GS) con un retardo fiable y acotado, y aquellas con un control de la carga de trfico (Controlled Load Service - CLS) con un retardo variable que pueden soportar pequeas prdidas de paquetes.Servicios Diferenciados

La diferenciacin de servicios acomoda en pocos flujos de datos las necesidades de aplicaciones heterogneas y las expectativas de los usuarios. El objetivo principal de esta filosofa es proporcionar una discriminacin de servicios escalable sin la necesidad de mantener informacin de cada flujo de datos ni mecanismos de sealizacin, como ocurre en los Servicios Integrados. Los Servicios Diferenciados [BBC+98] emplean un pequeo y bien definido conjunto de bloques con los cuales se puede atender a una gran cantidad de servicios.El mecanismo de Servicios Diferenciados establece varios bits con informacin sobre el tipo de servicio en la cabecera de los paquetes. Estos bits se utilizan para determinar cmo se tratan los paquetes en los conmutadores dentro de la red. Por consiguiente, y de acuerdo con este modelo, el trfico de la red se clasifica y se agrupa en comportamientos con similares necesidades con los mismos bits del tipo de servicio. Diferentes valores en los bits del tipoLa meta del esfuerzo de los Servicios Diferenciados (Diffserv) dentro del IETF es idear mecanismos escalables para la categorizacin del trfico en agregados de comportamiento, que ltimamente permite que cada agregado de comportamiento sea tratado diferentemente, especialmente cuando hay una falta de recursos tales como ancho de banda del enlace o espacio de buffer. Calidad de Servicio QoS

La calidad de servicio (QoS) es el rendimiento de extremo a extremo de los servicios electrnicos tal como lo percibe el usuario final. Los parmetros de QoS son: el retardo, la variacin del retardo y la prdida de paquetes. Una red debe garantizar un cierto nivel de calidad de servicio para un nivel de trfico que sigue un conjunto especificado de parmetros. La implementacin de Polticas de Calidad de Servicio se puede enfocar en varios puntos segn los requerimientos de la red, los principales son: Asignar ancho de banda en forma diferenciada Evitar y/o administrar la congestin en la red Manejar prioridades de acuerdo al tipo de trfico Modelar el trfico de la red

Cmo medir la Calidad de Servicio?Es necesario establecer un software en el cual se pueda medir el desempeo al nivel de aplicacin y de red y as establecer los puntos de medicin.Desarrollo e implementacin de herramientas que permitan medir parmetros de Calidad de Servicio en forma pasiva y activa.La red, debe de soportar una infraestructura de medicin integrada que muestre un anlisis extremo a extremo donde estos resultados deben ser auditados por los usuarios, operadores de red e implementadores.Qu se necesita para garantizar la Calidad de Servicio?Para garantizar la calidad de servicio se requiere de la participacin de un conjunto de elementos, estos elementos los podemos dividir en tres grupos generales: Aplicaciones: aqu la aplicacin debe de manejar la sealizacin necesaria para hacer la negociacin de parmetros con la red.

Acceso LAN: qu tipo de arquitectura de red usar, protocolos, mecanismos de calendarizacin y control de trfico se usarn, as como control de admisin.

Acceso WAN: es la arquitectura de transporte de informacin que ofrece la capacidad de mantener el mnimo retardo y prdidas de informacin, por medio de mecanismos de diferenciacin y control de trfico.

La principal tarea de una red de comunicaciones es el transporte de la informacin de un punto a otro asegurando una determinada calidad de servicio (Quality of Service - QoS). Actualmente, llegar a garantizar una mnima calidad resulta realmente complicado, debido al incremento del nmero de usuarios conectados a la red, a la mayor exigencia de ancho de banda para las nuevas aplicaciones, al aumento del nmero de restricciones y tipos de calidades de servicio, y al uso ms extendido de comunicaciones con m mltiples destinatarios. Proporcionar alguna de estas garantas resulta una tarea mucho ms ardua en una red no orientada a conexin como es Internet. Aunque existen otros mecanismos, como el control de flujo proporcionado por la capa de transporte o algunos protocolos de encaminamiento dinmico, resultan inadecuados para asegurar calidad de servicio. Planificacin de paquetes

Las redes de paquetes permiten a los usuarios compartir recursos, como la memoria o el ancho de banda de los enlaces. Sin embargo, el problema de la contencin de los puertos de salida se presenta inevitablemente. Por lo tanto, dado un nmero de usuarios que comparten el mismo enlace, se necesita un planificador de paquetes a fin de determinar el orden en el que se transfieren los paquetes. En otras palabras, se requiere un algoritmo de planificacin que, al mismo tiempo que solvente la contencin de los puertos de salida, priorice el trfico con el objetivo de proporcionar calidad de servicio.Desde un punto de vista general, se espera que un planificador de paquetes rena varias propiedades. En primer lugar, el tiempo utilizado en las operaciones de seleccin y encaminamiento de paquetes debe ser reducido. Asimismo, se desea que la complejidad y la variacin temporal de este proceso sean bajas. En segundo lugar, dicho planificador debe proporcionar unTratamiento justo a los diferentes flujos de datos, independientemente de su nmero y de los requisitos de calidad de servicio de cada uno. En tercer lugar, y en el peor caso de funcionamiento, el retardo asociado a la clase de trfico ms desfavorecida no debera ser excesivo. Por ltimo, se espera que la complejidad hardware sea asumible para permitir una implementacin eficiente.Polticas de planificacin con calidad de servicio

El cumplimiento de la calidad de servicio de un flujo de datos puede ser analizado desde un punto de vista cualitativo por un usuario. Sin embargo, dicho anlisis no es vlido para el control de la calidad de servicio debido a los trminos en que se expresa. Una poltica de planificacin requiere trminos cuantitativos para poder asegurar los parmetros del flujo de datos. Normalmente, la calidad de servicio puede expresarse con varios parmetros como el throughput, retardo, ancho de banda, variacin del retardo o la probabilidad de prdidas de paquetes.El throughput cobra especial inters en las arquitecturas de conmutacin con colas a la entrada y todas sus variantes. La poltica de planificacin, conjuntamente con la tcnica de almacenamiento, realiza la conexin entre los puertos de entrada y salida, por lo que determina el throughput del conmutador.La solucin ms eficiente pasa por utilizar una tcnica de almacenamiento con colas a la salida. Adems si dicha tcnica se combina con una poltica de planificacin conservadora, se obtiene el mximo throughput.Ingeniera de Trafico en MPLS

Multi Protocol Label Switching (MPLS) surgi en los ltimos aos de la dcada de los 90 como una arquitectura que debiera permitir mejorar la performance de las redes IP. Sin embargo, actualmente su inters radica en sus aplicaciones a redes privadas virtuales, a Ingeniera de trfico y a QoS sobre IP.La arquitectura de una red MPLS est definida en el rfc 3031. En MPLS los enrutadores se llaman LSR (label switched router) y los que se encuentran en la frontera de la red se llaman LER (Label Edge router).En una red MPLS se hace una particion del conjunto de todos los posibles paquetes que ingresan a la red en clases de equivalencia denominadas Forwarding Equivalence Classes (FECs). Una FEC es un grupo de paquetes que seran re-enviados de la misma manera en el dominio MPLS. En IP tradicional es el longest match prefix quien determina el re-envo, en MPLS podra ser este el criterio u otro. Una vez asignados a una FEC los paquetes son indistinguibles desde el punto de vista de su reenvo. En MPLS la FEC se determina en la entrada y no en cada router. Paquetes con distinto destino pueden agruparse en la misma FEC. Posibles criterios de FEC son: IP Destino, IP Origen IP Destino, IP Origen - IP Destino - puerto origen puerto destino, Etc.Ingeniera de trafico es el proceso de mapear la demanda de trafico sobre la topologa de la red. Es la habilidad de controlar el flujo de trafico sobre la red.

Se establece que los principales Objetivos de TE son: Mover el trafico del camino establecido por el IGP (Interior Gateway Protocol) a un camino menos congestionado.

Utilizar el exceso de ancho de banda sobre los enlaces sub-utilizados.

Maximizar la utilizacion de los enlaces y nodos de la red.

Aumentar la confiabilidad del servicio.

Alcanzar requerimientos impuestos

Los requerimientos pueden ser: Orientados al trafico: Perdidas de paquetes, retardos, etc. u orientados a los recursos: fundamentalmente utilizacin de la capacidad de la red.Las acciones de control tomadas al realizar TE pueden involucrar:

a.- Modificacin de los parmetros de Gestin de Trfico. b.- Modificacin de los parmetros asociados al ruteoc.- Modificacin de los parmetros y atributos asociados con los recursos.

Matrices de trfico

Las matrices de trfico (TMs, por su abreviatura en ingls, Traffic Matrices) describen el volumen de trfico que circula entre los nodos de ingreso y egreso de una red, los cuales pueden ser nodos simples (routers) o Puntos de Presencia (PoPs), de donde cuelgan otros nodos o redes enteras. Para cada par de nodos (entrada-salida) la matriz de trfico especifica el volumen de trfico transportado durante un cierto periodo de tiempo.Las matrices de trfico relacionan tres parmetros bsicos de una red: origen, destino y volumen de trfico, resultando de gran utilidad en la gestin y planificacin de redes IP. Con la informacin que proporcionan los propios operadores es posible disear una nueva red, detectar anomalas, simular la cantidad de informacin que se transportar y predecir el comportamiento de los enlaces que conforman la red en un instante determinado. stas son algunas de las razones por las que hay un gran inters dentro de los grupos de investigacin de la ingeniera de trfico sobre el modelado de las matrices de trfico y su prediccin.Aplicaciones de las matrices de trfico

Los operadores de red siempre han buscado y continan hacindolo obtener mejores modelos de estimacin o soluciones ms precisas a los problemas que el flujo de trfico sobre un enlace puede producir: planificacin, fallos, obtencin de informacin para la monitorizacin, deteccin a priori de fluctuaciones impredecibles, etc. Estos son los principales objetivos en un anlisis de matrices de trfico: Sntesis: uno de los primeros problemas existentes es la gran cantidad de muestras de matrices de trfico necesaria para determinar simulaciones fiables, por ejemplo, de una nueva red o protocolo. Una vez obtenida una sntesis de TM se pueden crear matrices de trfico con las que disear y crear redes enteras (localizacin de routers o PoPs, enlaces y asignacin de capacidades). La sntesis ha de ser tan fiable como sea posible, con el objetivo de minimizar el error entre sta y las muestras originales. Routing y balanceo de carga: otra importante aplicacin de las matrices de trfico es la de optimizar el encaminamiento. Uno de los objetivos de la ingeniera de trfico es la optimizacin mediante balanceo de carga, calidad de servicio (QoS), etc. En ciertas situaciones se puede dar la Matrices de trfico 5 existencia de enlaces con una gran carga agregada, provocando as una congestin en la red. Una forma eficiente de dar solucin a este problema podra ser introducir rutas alternativas para balancear el trfico hacia otros nodos de la red. Por este motivo es importante tener algn modelo de TM para poder realizar predicciones sobre la variacin de la demanda a medio y largo plazo. Con esta informacin el operador podra reconfigurar la red para controlar picos de trfico y de esta manera evitar la congestin de la red. Deteccin de anomalas: existen diferentes anomalas que un operador de red puede o est interesado en detectar. Por ejemplo, la probabilidad de que un grupo de usuarios --o nicamente uno-- muestre un cambio de comportamiento, por ejemplo, incrementando su demanda de trfico. En este caso, el modelo debera ser capaz de sealar que algn problema est ocurriendo en la red y sta dara una respuesta para volver a una situacin de normalidad. Otra posible anomala podra ser el hecho de que un usuario malicioso o incluso un error de configuracin en la red efectuara una gran cantidad de peticiones a uno de los nodos. Prediccin de TMs: uno de los mbitos ms importantes de investigacin es encontrar un modelo que proporcione una prediccin fiable de las futuras TMs, para poder compararlas con las reales y de esta forma ser capaz de detectar las anomalas. El hecho de adelantarse a los cambios y de actuar antes de que sucedan significar un gran avance. Desafortunadamente no existen slidos conocimientos sobre la manera de obtener un modelo fiable, a pesar de que muchos trabajos de investigacin ya estn centrados en este mbito.Principales funciones de la ingeniera de trfico

Las Recomendaciones relativas a la ingeniera de trfico pueden clasificarse segn sus cuatro tareas principales: Caracterizacin de la demanda de trfico.

Objetivos del grado de servicio (gos).

Controles de trfico y dimensionamiento.

Vigilancia de la calidad de funcionamiento.

En la figura se ilustra la relacin que existe entre estas cuatro tareas. Las tareas inciales en materia de ingeniera de trfico son la caracterizacin de la demanda del trfico y la especificacin de los objetivos del GoS (o de la calidad de funcionamiento).

1.-Caracterizacin de la demanda de trficoEl trfico se caracteriza utilizando modelos que representan aproximadamente el comportamiento estadstico del trfico de red de un gran nmero de usuarios. Los modelos de trfico se construyen con hiptesis simplificadoras de los procesos de trfico, que son complejos. Con estos modelos se puede caracterizar la demanda de trfico por un conjunto limitado de parmetros (media, varianza, ndice de dispersin de contadores, etc.). Bsicamente, modelizar el trfico es identificar las hiptesis simplificadoras que pueden hacerse y los parmetros que son pertinentes desde el punto de vista de la repercusin de la demanda de trfico en la calidad de funcionamiento de la red.El trfico se mide para validar estos modelos y se hacen las modificaciones que sean necesarias. Ahora bien, sabiendo que no es necesario modificar frecuentemente los modelos, las mediciones del trfico se hacen habitualmente para estimar los valores de los parmetros definidos en los modelos de trfico en cada segmento de la red durante cada periodo.Como complemento de la modelizacin y las mediciones de trfico, tambin es necesaria hacer una previsin del trfico, porque no basta con caracterizar la actual demanda de trfico para la planificacin y el dimensionamiento, sino que en el proceso de planificacin es necesario prever la demanda de trfico en un periodo futuro.As, las Recomendaciones cubren tres aspectos de la caracterizacin del trfico: La modelizacin del trfico. La medicin del trfico. La previsin del trfico.

Actividades de la Caracterizacin de la demanda de trfico

Proceso de modelado de trfico

2.-Objetivos de Grado de Servicio (GoS)

El Grado de Servicio es un conjunto de parmetros de ingeniera de trfico usados para proveer una medida de la adecuacin de la red a las condiciones especificadas en el diseo.Ejemplos: Probabilidad de bloqueo Probabilidad de retardo Etc.

Estas probabilidades expresan la posibilidad de que ocurra el bloqueo o el retardo (o ambas) debido a que los recursos de la red son finitos (y por tanto la capacidad), mientras que la demanda de trfico de los usuarios es aleatoria por naturaleza y puede exceder las capacidades de la red en algn momento.Objetivos de GoS: Son derivados de los requisitos de Calidad de Servicio (QoS).Requisitos de QoS

Es un conjunto de caractersticas de los servicios que determinan el grado de satisfaccin de un usuario de un servicio.Los Parmetros de QoS estn orientados al usuario y se describen en trminos independientes de la red.Los Parmetros de Rendimiento de red se derivan de los parmetros de QoS, pero a diferencia de ellos, se orientan a la red. No necesariamente tienen sentido para los usuarios. Los objetivos extremo-a-extremo dependen de cada parte o componente de la red.El camino de la comunicacin entre dos usuarios puede estar compuesto por mltiples redes de diferentes tipos.3. Controles de trfico y dimensionamiento

Herramientas de la ingeniera de trfico: Mtodos de Diseo Mecanismos de Gestin y Operacin de la red

Diseo: Requiere de herramientas de dimensionamiento. El dimensionamiento busca que la red tenga suficientes recursos para cumplir con la demanda de trfico de los usuarios (recursos fsicos y lgicos)

Gestin y Operacin: Requiere de mtodos de control de trfico. Los mecanismos de control de trfico se requieren para asegurar que se cumplan los objetivos de GoS.

Controles de trfico

Enrutamiento de trfico Controles de gestin de trfico de red Mtodos de proteccin del servicio Controles de trfico a nivel de paquetes Controles de red inteligente y sealizacin

Tareas de la Gestin y operacin de Redes

Escalas de tiempo para las tareas de Gestin y operacin de redes

Enrutamiento de trfico

Los patrones de enrutamiento describen: El conjunto de posibles rutas El conjunto de reglas de seleccin de rutas para cada par origen-destino

Tipos de enrutamiento:Modelado Virtual

Unidad 24

Jerrquico No Jerrquico Fijo Dinmico: Pre-planificado Dependiente del estado de la red (Automtico) Dependiente de los eventos en la red (Automtico)

El diseo del enrutamiento est basado en consideraciones de trfico: Esquemas de enrutamiento alternativo que se basan en consideraciones de eficiencia del costo. Mtodos de enrutamiento dinmico: Sobrecarga focalizada Condiciones de fallos Errores de prediccin de trfico

El dimensionamiento se hace tomando en cuenta los mtodos de enrutamiento y los patrones de las rutas.

Controles de Gestin de trfico de red

Aseguran que la utilizacin (throughput) de la red se mantenga por debajo de los lmites permitidos ante cualquier condicin de falla o sobre-carga.Pueden ser: Proteccionistas: Aseguran que la red no desperdicie recursos en procesar comunicaciones que no sern exitosas. Tambin limitan el flujo de llamadas que requieren muchos recursos de la red (comunicaciones de sobrecarga). Expansivos: Re-enrutan el trfico hacia aquellas partes de la red que no estn sobrecargadas.

La gestin de trfico es realizada usualmente por centros de gestin de trfico donde se monitorea en tiempo real el rendimiento de la red (mediciones de trfico y datos de rendimiento en tiempo real). Los controles pueden ser disparados por algn evento o pueden ser pre-planificados (en caso de eventos especiales).Mtodos de proteccin del servicio

Son llamados controles de trfico a nivel de llamada. Controlan el grado de servicio para ciertos flujos de trfico mediante una restriccin discriminatoria del acceso a grupos de elementos de red con poca capacidad. Se utilizan para proveer estabilidad en redes con esquemas de enrutamiento no jerrquico. Re-envan el trfico de sobre-flujo hacia una ruta que es compartida con trfico de primera-opcin.

Esto se hace para balancear el GoS entre flujos de trfico que requieren diferentes anchos de banda o para dar prioridad a servicios de cierto tipo de trfico.Controles a nivel de paquete

Estos controles aseguran que los objetivos de GoS a nivel de paquete de las comunicaciones aceptadas, sean satisfechos bajo cualquier condicin de la red.Tambin aseguran que se realice una diferenciacin de GoS eficiente en costos, entre servicios con diferentes requisitos de QoS a nivel de paquete.Controles de Red Inteligente y Sealizacin

Las redes inteligentes y los sistemas de sealizacin son el sistema neural de cualquier red. Un objetivo en el diseo y operacin de estos sistemas es que se maximice su robustez.Robustez: Capacidad de resistir las sobrecargas de trfico y las fallas de los elementos de red. Mtodos: Redundancia de los elementos de red Controles de congestin y sobrecarga

4.-Monitoreo del rendimiento

Mientras la red est operando, se requiere el monitoreo del GoS. A pesar de que la red est dimensionada correctamente, hay situaciones de sobrecarga y fallos no considerados en el dimensionamiento. Se requiere tomar acciones de corta duracin (minutos, horas) para atacar tales situaciones. Tambin podra haber errores en el dimensionamiento debidos a supuestos incorrectos en los modelos, lo que llevara a un GoS diferente del esperado.Otras situaciones que requieren monitoreo: Caracterizacin del trfico Diseo de la red

Consecuencias del monitoreo (trmino de semanas, meses): Reconfiguracin de elementos de la red Reconfiguracin del enrutamiento Ajuste en los parmetros de control de trfico

Las recomendaciones E.490, E.491, E.502-E.505 y E.745, cubren recomendaciones de mediciones de trfico rendimiento.Hay otras dos recomendaciones: E.492 y E.493 E.492: Define los perodos de referencia de trfico para propsitos de recoleccin de medidas para el monitoreo del GoS para las redes y los componentes de red. Est relacionada con la recomendacin E.500 que define los perodos para mediciones de trfico requeridas para dimensionamiento de redes. Define los das del mes que tienen carga normal y los que tienen carga alta. Estos se utilizan para comparar el GoS en carga normal y en alta carga.

E.493: Describe cmo realizar monitoreo del GoS, tomando en cuenta limitaciones prcticas. Adems de las probabilidades tpicas como la de bloqueo, tambin describe mtodos para medir el retardo extremo a extremo mediante mediciones locales tomadas en cada elemento de red. Describe cmo medir el GoS a nivel de conexiones.

Practica

Procedemos al registro en el sitio web del Proveedor de servicio de llamadas Voip Zadarma (fue el mejor servidor que encontramos, ya que nos daba un registro gratuito 30 das) para obtener el nmero SIP y el dominio el cual permitir realizar llamadas como se muestra en la Figura 1 a continuacin:

Figura 1.- Registro en el sitio web zadarma

Una vez registrado nos llegara un correo de confirmacin a la direccin que asignamos.

Damos Clic sobre el hipervnculo nos redireccionara a la pgina web de proveedor de servicios, pondremos usuario y contrasea e ingresaremos, nos vamos a la pestaa de configuracin y seleccionamos la opcin Sip-settings

Aqu encontraremos los 3 datos que ocuparemos posteriormente, los cuales son el dominio (servidor), el login y la contrasea. Guardamos estos datos, este mtodo de registro lo tenemos que hacer por cada usuario que desee un # con el proveedor en esta prctica nos registramos los 4 integrantes del equipo.

A continuacin buscamos un Softphone (eninglscombinacin desoftwarey detelephone) es un software que es utilizado para realizar llamadas a otros softphones o a otros telfonos convencionales usando unVoIP(Voz sobre IP) o ToIP (Telefona sobre IP).Normalmente, un Softphone es parte de un entornoVoz sobre IPy puede estar basado en el estandard SIP/H.323 o se privativo. Los Softphone tpicos basados enSIPactualmente comprenden - eyeBeam deCounterPath anteriormente Xten), OpenWengo,Nexge,sipXphone,Adore Stphone,Express Talk,Zoiper,VippieySJphone. Funcionan bien con la mayora de losITSP- Proveedores de Servicios de Telefona por Internet. Se puede conectar usando un telfono USB o un enlace usb a un SoftPhone y obtener un servicio gratuito VoIP de telfono a telfono.El muy popularSkypeno es simplemente un softphone sino un servicioP2PVOIP.OK?, nosotros descargamos casi todo pero el que nos arroj mejores resultado fue Express Talk, as que en esta prctica solo nos basaremos en l, vamos a http://www.nch.com.au/talk/index.html y descargamos la ltima versin del software.

Una vez descargado lo instalamos, siguiente, siguiente, se termina de instalar y abrimos la aplicacin.

A continuacin se muestra el proceso de la configuracin del software Express Talk el cual permite realizar llamadas a travs de internet, todos los datos que nos dio el servidor los ingresares en esta rea. Servidor, Numero SIP y Contrasea Estos son los tres campos esenciales, los otros podremos dejarlos como estn.

Se observa los datos que son necesarios ingresar los datos que son proporcionados al finalizar el registro en el sitio web Zadarma para el funcionamiento del software. Podemos observar que contiene el Servidor SIP que es sip.zadarma.com el cual es proporcionado al finalizar el registro en el sitio web, al igual que el Numero SIP que es asignado para realizar la comunicacin al igual que se ingresa la contrasea proporcionada.Este paso lo tiene que hacer cada usuario desde su terminal, una vez hecho esto vendra lo de la captura por medio del wireshark pero para que en la prctica se pudiera apreciar con mayor facilidad los paquetes y tener un mejor anlisis de ellos creamos una red inalmbrica para que no tuviera mucho trfico. Esto lo hicimos con Virtual Router Manager.

Damos Clic en Start Virtual Router y automticamente se creara la red ModeladoVirtualTime, a esta red se conectaran todos los usuarios. Una vez que se conectaron y la red ya tiene acceso a internet es hora de abrir Express Talk, cada usuario inicia seccin.

Confirmamos que es para uso en casa

Seria muy til configurar primero una gua telefnica, nos vamos a gua y damos en Nuevo, y agregamos el numero del Contacto, esto con el fin de no olvidar el numero de cada usuario.

Ahora vamos a Archivo>Opciones>Video Options< Seleccionamos la red que deseamos capturar y le asignamos un tiempo de 5 minutos para deteccin automtica. Vamos a hacer 2 Capturas la Primera Con una Calidad de Audio muy buena y Otra con Perdida de Muchos Paquete, esto generara una mala transmisin. Le damos estar y comenzamos a capturar.

Una vez hecha la primera llamada, hacemos otra con la intensin de ver claramente los protocolos en Wireshark, terminaron los 5 minutos y nuestra primer captura se detuvo automticamente ahora la guardamos.

Una vez que guardamos la captura procederemos a analisarla se observa que tenemos trafico SIP y RTP de los cuales el Protocolo SIP establece la Sesin Interactiva y el Protocolo RTP es el que se encarga de trasmitir en tiempo real audio y video en una video-conferencia.

Para graficar el Ancho de banda procederemos a ir a Statistics (Estadisticas) y seleccionamos IO Graph.

Menu Statistics para Graficar el Ancho de banda

Muestra el Ancho de banda full-duplex, es decir tanto como en transmisin y recepcin.

Ancho de banda full-duplexPara analizar el trfico de voz que llega a cada uno de los host que estn realizando la llamada ingresaremos en la primera casilla la IP del host que deseamos observar, para esto ingresamos el comando: ip.dst==ms la ip que analizaremos and y de igual forma el protocolo que se analizara.Ejemplo: ip.dst==192.168.137.252 and rtpMuestra el trfico del Host con la IP 192.168.137.252 y se analiz el trfico generado en el protocolo RTP.

Trafico del Host con la IP 192.168.137.252 Para analizar detalladamente las llamadas generadas seleccionaremos Telephony, RTP y Show All Streams .

Men Telephony, RTP y Show All StreamsEn la siguiente figura se muestra la informacin de los streams (Transmisin de datos continua) de cada host se observa que Direccin de IP es el Origen y la Direccin destino al igual que el Nmero total de paquetes que son enviados e incluso los paquetes que han sido perdidos, de igual forma se muestra el total de jitter (Variacin de tiempo de llegada de los paquetes) que es causada por la congestin de red o algn fenmeno generado en la red.

Streams RTPVamos a analizar las VoIP Calls Para acceder al anlisis de llamadas VoIP haga click en "Statistics->VoIP Calls...". Actualmente, es posible analizar los protocolos SIP, H323, ISUP y MGCP con el correspondiente stream RTP.

La lista de llamadas VoIP muestra la siguiente informacin por cada llamada: The VoIP calls list shows the following information per call:

Start Time: Tiempo de inicio de la llamada. Stop Time: Tiempo de trmino de la llamada. Initial Speaker: La IP origen del paquete que inici la llamada. From: Para las llamadas H323 e ISUP corresponde al nmero que inic la llamada. Para llamadas SIP corresponde al campo "From" del INVITE. Para llamadas MGCP corresponde al EndpointID o numero llamante To: Para las llamadas H323 e ISUP corresponde al nmero que recibe la llamada. Para llamadas SIP corresponde al campo "To" del INVITE. Para llamadas MGCP corresponde al EndpointID o numero discado. Protocol: SIP, H323, ISUP o MGCP Packets: Nmero de paquetes involucrados en la llamada. State: El estado actual de la llamada. Los posibles valores son: CALL SETUP: Llamada en estado setup (Setup, Proceeding, Progress o Alerting) RINGING: llamada ringueando (solo para llamadas MGCP) IN CALL: llamada est aun conectada CANCELLED: llamada fue liberada antes de conectar desde quien inici la llamada COMPLETED: llamada fue completada y luego liberada REJECTED: llamada fue liberada antes de conectar por el destinatario UNKNOWN: se desconoce el estado de la llamada Comment: un comentario adicional, el cual depende de cada protocolo. Para llamadas H323 se muestra si la llamada ocupa Fast Start y/o H245 Tunneling.

Filtrando una llamadaPara crear un filtro para una llamada en particula, solo selecciona la llamada deseada (puede seleccionar ms de una) y presione en el botn "Prepare Filter". Esto crear un filtro en la ventana principal de Wireshark para filtrar los paquetes relacionados con esta llamada.Anlisis grfico de llamadas VoIP

Esta es nuestra captura de la primer llamada ya decodificada podemos ver que casi no hay perdida de paquetes, y el Jitter es muy bajo. Seguido de esto hacemos una nueva captura pero esta vez queremos experimentar una gran perdida de paquetes, por lo que para conseguirlo vamos a saturar nuestro ancho de banda de nuestra red, el mtodo que utilizamos fue generar trafico. Y esta es la captura que conseguimos.

Aqu se aprecia perfectamente la cantidad de paquetes que no llegaron al destino. Y tambin apreciamos el Jitter. Este es el Ancho de Banda con el que trabajamos

Analisis Cualitativo y Cuantitativo