Analisis y aplicacion de calidad de servicio en redes ip con herramientas de codigo abierto

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA ELECTRÓNICA

PROYECTO DE GRADO

ETN-1040

PERFIL DE PROYECTO DE GRADO

“ANALISIS Y APLICACIÓN DE CALIDAD DE SERVICIO EN REDES IP CON HERRAMIENTAS DE CODIGO ABIERTO”

PROYECTISTA:

Gustavo Héctor Heredia Beltrán

TUTOR:

Ing. MSC Roberto Zambrana F.

ANALISIS Y APLICACIÓN DE CALIDAD DE SERVICIO EN REDES IP CON HERRAMIENTAS DE CODIGO ABIERTO

1.- RESUMEN GENERAL

El presente Proyecto de Grado está orientado al estudio y aplicación, desde el punto de vista teórico y mediante pruebas prácticas, de la calidad de servicio en redes de tecnología IP, mediante la utilización de herramientas de código abierto. Con este proyecto de grado se pretende dar diferentes líneas de investigación, las cuales nos permitan implementar estas herramientas de código abierto, otorgando una cierta clase de independencia tecnológica de las grandes compañías internacionales con sistemas basados en software y hardware demasiado caro para la economía de pequeñas y grandes empresas en nuestro país.

Para realizar este estudio acudiremos a la diferente bibliografía escrita hasta este momento sobre optimización de servicios y calidad de servicio en este tipo de redes, así como también, a la diversa información que pueda ser obtenida de los diferentes fabricantes de equipos de comunicación, disponible en la Internet y otras fuentes bibliográficas.

En primer lugar, antes de introducirnos al estudio del tema en sí, realizaremos una descripción del modelo OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos), para luego resumir brevemente el modelo TCP/IP (Internet) y los dispositivos usados para la interconexión de redes. Luego nos enmarcaremos al estudio de la evolución de los modelos de optimización de servicios en redes de datos, para continuar con los diferentes factores que afectan al rendimiento de una red.

Una vez definidas estas concepciones, veremos las diferentes estrategias de gestión de recursos que se presentan en la gran mayoría de las redes de datos tanto para el manejo de congestión, servicio de colas, conformado y manejo de tráfico, así también como las disciplinas de evasión de la congestión.

Por último implementaremos, de manera teórica y mediante redes hipotéticas, diversas configuraciones de red, las cuales apliquen, si no todos, la mayoría de los conceptos estudiados y se pongan a discusión por parte del tribunal de Proyecto de Grado en la defensa final.

En resumen este proyecto plantea recopilar la información más relevante a cerca de la optimización y calidad de servicio en redes IP, mediante herramientas de software de código abierto y plasmarlas en un trabajo que pueda servir como una referencia, a la hora de implementar estas tecnologías en las redes actuales y adecuarlas a la realidad tecnológica de nuestro país. Al mismo tiempo este proyecto implementara diversos casos de estudio donde se pueda aplicar todo lo investigado a largo del desarrollo de este proyecto de grado.

2.- ANTECEDENTES

El uso de los recursos de las redes de comunicación está creciendo de manera exponencial a nivel mundial. La gestión eficiente y la asignación de recursos, para los servicios otorgados por estas redes, es un campo de desarrollo realmente importante y que crece cada día, de la misma forma que lo hace la tecnología en redes de comunicación.

Formalmente la Internet y las redes IP, fueron diseñadas en un principio, para el transporte de datos al “mejor esfuerzo” (se entregaban los datos con eficacia si se podía), con la idea de que solo serviría para intercambiar información, que podría soportar un cierto grado de retardo y no así los complejos tipos de tráfico que la transitan hoy en día (voz, video y datos de aplicación critica), es por esta razón, que las capacidades de optimización y calidad de servicios tardaron en desarrollarse de manera eficaz.

Ahora bien, la carrera tecnológica actual, nos indica que las redes IP son las emergentes ganadoras en servicios y aplicaciones para las cuales no fueron diseñadas originalmente (Video, Audio, etc.), esto debido a los costos reducidos y la fácil implementación de su tecnología.

Esto desemboco en el desarrollo de diversas tecnologías para la optimización de servicios en redes IP, lo que originó un salto tecnológico hacia el concepto de calidad de servicio en redes, el cual es el objetivo primordial del presente proyecto de grado.

3.- DESCRIPCIÓN DE LA PROBLEMÁTICA

Las redes en general, consisten en "compartir recursos", y uno de sus objetivos es hacer que todos los programas, datos y equipo estén disponibles para cualquiera de la red que así lo solicite, sin importar la localización física del recurso y del usuario. Este recurso hace que la cooperación entre grupos de individuos sea totalmente interactiva, algo que anteriormente era inexistente.

Ahora bien, para compartir recursos de una red, se debe tener en cuenta el concepto de que estos recursos deben contar con un cierto nivel de optimización o calidad de servicio. Esto se hace palpable cuando el rendimiento de la red decae, debido a varios factores, como el crecimiento de la misma, cambios en la topología física y lógica, aplicaciones que consumen gran ancho de banda, tráficos multimedia, conexiones a internet lentas (algo realmente problemático en nuestro país), etc.

Por esta razón hasta no hace mucho tiempo, la única solución disponible para estos problemas cuando se presentaban, era el aumento del ancho de banda de la red y otras políticas (descarte de paquetes, sobreponer redes de otras tecnologías, etc.), que no hacían de la provisión de una cierta calidad de servicio en una red un trabajo sencillo. Además debido a la inexistencia de metodologías para la optimización de servicios, desarrolladas por los fabricantes de equipos de comunicaciones, hacían que perfeccionar el rendimiento de una red, sea una tarea muy delicada.

Con el avance de las tecnologías de optimización de servicios surgieron varias soluciones a los problemas antes mencionados, por lo que en este trabajo se hace hincapié en el estudio de las diferentes soluciones y tecnologías de software de código abierto para la provisión y optimización de calidad de servicio en redes IP, las cuales son las más implementadas actualmente en oficinas, empresas pequeñas y medianas, en instituciones universitarias de mediano y gran tamaño; así como también en redes privadas de alcance metropolitano.

4.- OBJETIVOS

En este acápite, realizaremos una descripción formal de los objetivos que se planean cumplir con el presente proyecto de grado, para que se pueda dar una idea clara de cómo se planea abordar los diferentes conceptos, que se investigarán en el desarrollo del presente tema.

4.1.- OBJETIVO GENERAL

El objetivo principal del presente proyecto de grado es realizar un análisis conciso y concreto, en el campo de las redes de comunicación, en lo que se refiere a los varios conceptos y las diferentes herramientas informáticas de código abierto utilizadas para la provisión de calidad de servicio en redes de datos que se basan en la tecnología IP para su funcionamiento.

4.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Efectuar un estudio sistemático de los modelos desarrollados para describir una red de comunicaciones, tanto el modelo OSI (Modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos) como del Modelo TCP/IP (Modelo de Internet).

• Considerar los diferentes dispositivos de interconexión utilizados en redes de comunicaciones, realizar una pequeña descripción de los mismos y su utilidad para interconectar redes.

• Realizar una exposición a cerca de la tecnología IP, su evolución y los diferentes conceptos que esta involucra.

• Plasmar de manera eficaz el modelo de capas que poseen las redes IP, las tecnologías de despliegue relacionadas con este tipo de redes y los conceptos relacionados a cada capa.

• Investigar el rendimiento de una red IP y los factores que afectan de manera sensible dicho rendimiento.

• Analizar los modelos de calidad de servicio, de los cuales hacen uso las redes IP y al mismo tiempo valorar las diferentes estrategias de gestión de recursos implementadas por las diversas tecnologías IP, para optimización de servicios.

• Delimitar las estrategias de teorías de cola, utilizadas para la conformación, marcado y encolado de paquetes en dispositivos de interconexión de red.

• Examinar las diferentes configuraciones y aplicaciones para la provisión de calidad de servicio en una red de datos, basándonos principalmente en los software de código abierto IP Tables, Mikrotik OS y Vyatta, utilizando PCs normales como dispositivos de interconexión de red y filtrado de paquetes entre pequeñas redes de ejemplo, las cuales nos permitan observar el funcionamiento de estas aplicaciones en tiempo real, mediante la obtención de estadísticas del rendimiento de la red y sus aplicaciones.

• Implementar ejemplos de aplicación teórico-práctica donde se aprecien de manera clara, los diferentes conceptos investigados a lo largo del desarrollo del presente proyecto de grado.

5.- JUSTIFICACION

Día a día las tecnologías de las comunicaciones evolucionan aceleradamente, en todos sus aspectos. El desarrollo de estas tecnologías trae la necesidad de un cierto nivel de optimización o calidad de servicio, lo que es logrado por medio de la obtención de

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