(ML-019) BGP en IPv6 MikroTik como protocolo de enrutamiento Interno en una red ruteada
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Algoritmos de Colas: RED (Random Early Drop)
- Mauro Escalante
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Es un algoritmo de gestión de colas utilizado para prevenir el congestionamiento en los routers y controlar el flujo de datos en una red.
RED se basa en la idea de descartar de manera aleatoria los paquetes antes de que se alcance un nivel crítico de congestión en el router. Esto ayuda a evitar situaciones en las que el enrutador esté completamente congestionado y tenga que descartar paquetes de manera indiscriminada, lo que puede afectar negativamente al rendimiento de la red.
Parámetros principales
El mecanismo de encolamiento RED se basa en tres parámetros principales:
- Min Threshold (Umbral mínimo):
- Es el umbral de ocupación de la cola a partir del cual el algoritmo RED comienza a operar.
- Cuando la ocupación de la cola es menor que el umbral mínimo, no se descartan paquetes.
- Max Threshold (Umbral máximo):
- Es el umbral de ocupación de la cola a partir del cual se descartan paquetes de manera lineal.
- Cuando la ocupación de la cola supera el umbral máximo, RED descarta los paquetes de forma proporcional a la ocupación.
- Probabilistic Packet Drop:
- RED utiliza una función de probabilidad para decidir cuándo descartar un paquete.
- A medida que la ocupación de la cola se acerca al umbral máximo, la probabilidad de descartar un paquete aumenta gradualmente.
- Esta probabilidad se calcula de manera aleatoria para cada paquete, lo que significa que no todos los paquetes se descartan al mismo tiempo.
La implementación de RED en un router MikroTik implica la configuración de los parámetros mencionados anteriormente en la cola correspondiente. Puedes definir el umbral mínimo, el umbral máximo y ajustar la probabilidad de descarte para adaptar el comportamiento de la cola según tus necesidades y las características de tu red.
El encolamiento RED es beneficioso porque permite controlar la congestión en los routers y proporciona una forma más justa de manejar el tráfico en situaciones de alta demanda. Al descartar paquetes de manera aleatoria antes de que la congestión sea crítica, RED ayuda a evitar una congestión extrema y mejora el rendimiento general de la red al evitar la pérdida indiscriminada de paquetes.
Funcionamiento
El tamaño promedio de la cola se compara con dos umbrales: un umbral mínimo (minth) y un umbral máximo (maxth). Si el tamaño promedio de la cola (avgq) es menor que el umbral mínimo, ningún paquete es descartado.
Cuando el tamaño promedio de la cola es mayor que el umbral máximo, todos los paquetes entrantes se descartan. Pero si el tamaño promedio de la cola está entre los umbrales mínimos y máximos los paquetes se descartaron al azar con probabilidad Pd, donde la probabilidad es exacta en función del tamaño promedio de la cola:
Pd = Pmax(avgq – minth)/ (maxth - minth)
Si la cola promedio crece, la probabilidad de abandonar los paquetes entrantes también crece.
Pmax es el radio, que puede ajustar la probabilidad de descarte de paquetes abruptamente, (en el caso más simple Pmax puede ser igual a uno. El siguiente diagrama muestra la probabilidad de descarte de paquetes en el algoritmo RED.
Cuando se puede utilizar RED
Este mecanismo se utiliza generalmente en situaciones donde se desea proporcionar un mejor rendimiento y evitar la congestión en una red. A continuación, algunos ejemplos de casos en los que puede ser apropiado utilizar RED en lugar de otros algoritmos de gestión de colas como FIFO, SFQ o PCQ:
- Redes con tráfico de ráfagas: cuando una red experimenta tráfico de ráfagas, lo que significa que la carga de la red aumenta repentinamente y luego disminuye, el uso de RED puede ayudar a evitar la congestión en la red. En este caso, el mecanismo de encolamiento FIFO no sería efectivo porque los paquetes se encolarían en la misma secuencia en que llegaron y se producirían grandes congestiones, mientras que con RED los paquetes se descartan de manera aleatoria, lo que reduce el riesgo de congestión.
- Redes con diferentes tipos de tráfico: en redes donde se transmite una mezcla de tráfico, como voz, video, datos, correo electrónico y otros, el uso de RED puede ayudar a garantizar que cada tipo de tráfico tenga el ancho de banda que necesita y que la congestión se reduzca. Los algoritmos de gestión de colas FIFO y SFQ tratan todo el tráfico por igual y no tienen en cuenta las diferencias en la prioridad del tráfico.
- Redes con picos de tráfico: en redes donde se espera que se produzcan picos de tráfico, como durante un evento en vivo o una transmisión de video en vivo, el uso de RED puede ayudar a garantizar que la red no se sature durante los picos y que la congestión se reduzca. Los algoritmos de gestión de colas FIFO y SFQ pueden no ser efectivos en situaciones de alta carga de tráfico.
- Redes que requieren un mayor control de congestión: si se desea un mayor control de congestión en la red, RED puede ser una buena opción. Con RED, es posible establecer umbrales de ocupación de cola y configurar los parámetros de descarte de paquetes de manera más precisa que con FIFO, SFQ o PCQ.
En qué escenarios no se debe utilizar RED
Existen algunas situaciones en las que puede no ser la opción más adecuada. A continuación, algunos escenarios en los que no se recomienda utilizar RED:
- Redes con requisitos de latencia estrictos: RED está diseñado para prevenir la congestión y mantener un rendimiento equilibrado en la red. Sin embargo, en aplicaciones que requieren una latencia extremadamente baja y tiempos de respuesta consistentes, como juegos en línea o aplicaciones de transmisión en tiempo real, el mecanismo de encolamiento RED puede introducir variaciones y aumentos en la latencia debido al descarte aleatorio de paquetes.
- Redes con tráfico sensible al descarte de paquetes: En algunos casos, el descarte aleatorio de paquetes puede ser problemático para ciertos tipos de tráfico, como las transmisiones de video en vivo, las aplicaciones de voz sobre IP (VoIP) o las transferencias de archivos grandes. Estos tipos de tráfico pueden verse más afectados por la pérdida de paquetes y pueden requerir otros mecanismos de gestión de colas, como el encolamiento FIFO o SFQ, que ofrecen una mayor garantía de entrega de paquetes.
- Redes con ancho de banda limitado y tráfico constante: Si tienes una red con un ancho de banda limitado y tráfico constante, el mecanismo de encolamiento RED puede no ser el más adecuado. En este caso, puede ser más conveniente utilizar un mecanismo de encolamiento como PCQ (Per Connection Queue) que garantice una distribución equitativa del ancho de banda disponible entre las conexiones activas.
- Redes donde la prioridad de ciertos flujos de tráfico es crítica: Si hay flujos de tráfico específicos que requieren una prioridad garantizada y constante, RED puede no ser la mejor opción. En su lugar, puedes considerar utilizar técnicas de marcado de paquetes y QoS (Calidad de Servicio) para asignar prioridades y garantizar el ancho de banda adecuado para flujos de tráfico críticos.
En resumen
RED puede ser una buena opción en redes donde se espera que se produzcan tráfico de ráfagas, diferentes tipos de tráfico, picos de tráfico y se requiere un mayor control de congestión. Sin embargo, la elección del algoritmo de gestión de colas dependerá de las necesidades específicas de la red y de las características del tráfico que se transmitirá.
La elección del mecanismo de encolamiento depende de los requisitos y características específicas de tu red. Es importante evaluar cuidadosamente los escenarios y las necesidades antes de decidir qué tipo de encolamiento implementar.
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