Servicios diferenciados

Los servicios diferenciados o DiffServ son una arquitectura de redes informáticas que especifica un mecanismo para clasificar y gestionar el tráfico de red y proporcionar calidad de servicio (QoS) en las redes IP modernas . DiffServ se puede utilizar, por ejemplo, para proporcionar baja latencia al tráfico de red crítico, como la voz o la transmisión de contenido multimedia , al tiempo que ofrece un servicio de mejor esfuerzo a los servicios no críticos, como el tráfico web o las transferencias de archivos .

DiffServ utiliza un punto de código de servicios diferenciados ( DSCP ) de 6 bits en el campo de servicios diferenciados ( campo DS ) de 6 bits en la cabecera IP para la clasificación de paquetes. El campo DS, junto con el campo ECN , reemplaza al campo TOS de IPv4 obsoleto . ^{[ 1 ]}

Las redes de datos modernas transportan muchos tipos diferentes de servicios, incluyendo voz, video, música en streaming, páginas web y correo electrónico. Muchos de los mecanismos de QoS propuestos que permitían la coexistencia de estos servicios eran complejos y no lograban escalar para satisfacer las demandas de Internet pública . En diciembre de 1998, el IETF reemplazó los campos TOS y de precedencia IP en el encabezado IPv4 con el campo DS , que posteriormente se dividió para referirse solo a los 6 bits superiores con el campo ECN en los dos bits inferiores. ^{[ 2 ] [ 3 ]} En el encabezado IPv6, el campo DS es parte del campo Traffic Class, donde ocupa los 6 bits más significativos. ^{[ 2 ]}

En el campo DS, se utiliza un rango de ocho valores (selectores de clase) para garantizar la compatibilidad con versiones anteriores del campo de precedencia IP de IPv4 . Actualmente, DiffServ ha reemplazado en gran medida a TOS y otros mecanismos de QoS de capa 3 , como los servicios integrados (IntServ), como la arquitectura principal que utilizan los enrutadores para proporcionar QoS.

DiffServ es un mecanismo de gestión de tráfico basado en clases y de grano grueso . En cambio, IntServ es un mecanismo basado en flujos y de grano fino . DiffServ se basa en un mecanismo para clasificar y marcar los paquetes como pertenecientes a una clase específica. Los enrutadores compatibles con DiffServ implementan comportamientos por salto (PHB), que definen las propiedades de reenvío de paquetes asociadas a una clase de tráfico. Se pueden definir diferentes PHB para ofrecer, por ejemplo, un servicio de baja pérdida o de baja latencia .

En lugar de diferenciar el tráfico de red según los requisitos de cada flujo individual, DiffServ opera bajo el principio de clasificación de tráfico , asignando cada paquete de datos a una de un número limitado de clases de tráfico. Cada enrutador de la red se configura para diferenciar el tráfico según su clase. Cada clase de tráfico se puede gestionar de forma diferente, lo que garantiza un tratamiento preferencial para el tráfico de mayor prioridad en la red. La premisa de DiffServ es que las funciones complejas, como la clasificación y el control de paquetes, se pueden llevar a cabo en el borde de la red mediante los enrutadores de borde. Dado que no se requiere clasificación ni control en los enrutadores centrales, su funcionalidad se puede mantener sencilla. Los enrutadores centrales simplemente aplican el tratamiento PHB a los paquetes según sus marcas. El tratamiento PHB se logra mediante una combinación de políticas de programación y de gestión de colas.

Un grupo de enrutadores que implementan políticas DiffServ comunes y definidas administrativamente se denomina dominio DiffServ . ^{[ 4 ]}

Si bien DiffServ recomienda un conjunto estandarizado de clases de tráfico, ^{[ 5 ]} su arquitectura no incorpora criterios predeterminados sobre qué tipos de tráfico deben recibir un tratamiento prioritario. DiffServ simplemente proporciona un marco para permitir la clasificación y el tratamiento diferenciado. Las clases de tráfico estándar (que se describen más adelante) sirven para simplificar la interoperabilidad entre diferentes redes y equipos de distintos proveedores.

El tráfico de red que ingresa a un dominio DiffServ está sujeto a clasificación y acondicionamiento. Un clasificador de tráfico puede inspeccionar muchos parámetros diferentes en los paquetes entrantes, como la dirección de origen, la dirección de destino o el tipo de tráfico, y asignar paquetes individuales a una clase de tráfico específica. Los clasificadores de tráfico pueden respetar cualquier marca DiffServ en los paquetes recibidos o pueden optar por ignorar o anular dichas marcas. Para un control estricto sobre los volúmenes y el tipo de tráfico en una clase determinada, un operador de red puede optar por no respetar las marcas en la entrada al dominio DiffServ. El tráfico en cada clase puede acondicionarse aún más sometiéndolo a limitadores de velocidad , controladores de tráfico o modeladores . ^{[ 6 ] : §3}

El comportamiento por salto está determinado por los campos DS y ECN en la cabecera IP. El campo DS contiene el valor DSCP de 6 bits. ^{[ 2 ]} La Notificación Explícita de Congestión (ECN) ocupa los 2 bits menos significativos del campo TOS de IPv4 y del campo de clase de tráfico (TC) de IPv6. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

En teoría, una red podría tener hasta 64 clases de tráfico diferentes utilizando los 64 valores DSCP disponibles. Los RFC de DiffServ recomiendan, pero no exigen, ciertas codificaciones. Esto proporciona al operador de red una gran flexibilidad para definir las clases de tráfico. Sin embargo, en la práctica, la mayoría de las redes utilizan los siguientes comportamientos por salto definidos comúnmente:

• PHB de reenvío predeterminado (DF): normalmente se trata de tráfico de mejor esfuerzo.
• PHB de reenvío acelerado (EF): dedicado al tráfico de baja pérdida y baja latencia.
• Envío garantizado (AF) PHB: garantiza la entrega bajo las condiciones prescritas.
• PHB de selector de clase : mantienen la compatibilidad con versiones anteriores del campo de precedencia IP.

Con DiffServ, todo el control y la clasificación se realizan en los límites entre los dominios DiffServ. Esto significa que, en el núcleo de Internet, los enrutadores no se ven obstaculizados por las complejidades de la recaudación de pagos o la aplicación de acuerdos. Es decir, a diferencia de IntServ , DiffServ no requiere configuración previa, ni reservas, ni negociaciones de extremo a extremo que consuman mucho tiempo para cada flujo.

Los detalles sobre cómo cada enrutador gestiona el campo DS dependen de su configuración, por lo que resulta difícil predecir el comportamiento de extremo a extremo. Esto se complica aún más si un paquete atraviesa dos o más dominios DiffServ antes de llegar a su destino. Desde un punto de vista comercial, esto significa que es imposible ofrecer diferentes clases de conectividad de extremo a extremo a los usuarios finales, ya que un paquete Gold de un proveedor puede ser Bronze de otro. DiffServ, o cualquier otro sistema de marcado de QoS basado en IP, no garantiza la calidad del servicio ni un acuerdo de nivel de servicio (SLA) específico. Al marcar los paquetes, el remitente indica que desea que se traten como un servicio específico, pero no hay garantía de que esto ocurra. Es responsabilidad de todos los proveedores de servicios y sus enrutadores en la ruta garantizar que sus políticas gestionen los paquetes de forma adecuada.

En el marco de DiffServ, un agente de ancho de banda es un agente que conoce las prioridades y políticas de una organización y asigna ancho de banda en función de dichas políticas. ^{[ 13 ]} Para lograr una asignación de recursos de extremo a extremo entre dominios separados, el agente de ancho de banda que gestiona un dominio deberá comunicarse con sus pares adyacentes, lo que permite construir servicios de extremo a extremo a partir de acuerdos puramente bilaterales.

• RFC 2474 — Definición del campo de servicios diferenciados (campo DS) en las cabeceras IPv4 e IPv6 . Nótese que el campo DS de 8 bits (los dos últimos sin usar) en ^{[ 2 ]} se dividió posteriormente en el campo DS actual de 6 bits y un campo ECN separado de 2 bits. ^{[ 3 ]} 
• RFC 2475 — Una arquitectura para servicios diferenciados. 
• RFC 2597 — Grupo PHB de reenvío garantizado. 
• RFC 2983 — Servicios diferenciados y túneles. 
• RFC 3086 — Definición de comportamientos diferenciados por dominio para servicios y reglas para su especificación. 
• RFC 3140 — Códigos de identificación de comportamiento por salto. (Sustituye a RFC 2836 ).  
• RFC 3246 — Un PHB de reenvío acelerado. (Sustituye a RFC 2598 ).  
• RFC 3247 — Información complementaria para la nueva definición del EF PHB (comportamiento de reenvío acelerado por salto). 
• RFC 3260 — Nueva terminología y aclaraciones para Diffserv. (Actualiza RFC 2474 , RFC 2475 y RFC 2597 ).    
• RFC 4594 — Directrices de configuración para las clases de servicio DiffServ. 
• RFC 5865 : Un punto de código de servicios diferenciados (DSCP) para tráfico admitido por capacidad. (Actualiza los RFC 4542 y 4594 ).   
• RFC 8622 — Un comportamiento de menor esfuerzo por salto (LE PHB) para servicios diferenciados. (Actualiza RFC 4594 y RFC 8325 , y reemplaza a RFC 3662 ).    

• Clase de servicio
• Ingeniería de teletrafico

• John Evans; Clarence Filsfils (2007). Implementación de QoS IP y MPLS para redes multiservicio: teoría y práctica . Morgan Kaufmann. ISBN 978-0-12-370549-5.
• Kalevi Kilkki (1999). Servicios diferenciados para Internet . Macmillan Technical Publishing. ISBN 1-57870-132-5.

• Página del Grupo de Trabajo DiffServ de IETF
• Documento técnico de Cisco: DiffServ: el modelo escalable de calidad de servicio de extremo a extremo.
• Artículo de ACM SIGCOMM'09: Modelado y comprensión de políticas de clase de servicio de extremo a extremo en redes operativas : propone un modelo práctico para extraer políticas DiffServ.
• Cisco: Implementación de políticas de calidad de servicio con DSCP
• Registro de puntos de código de campo de servicios diferenciados en la Autoridad de Números Asignados de Internet