Algoritmos de Encolamiento (Queuing Algorithms)

Cuando la tasa de llegada de paquetes supera la capacidad de salida de una interfaz, el dispositivo los encola. El algoritmo de encolamiento decide en qué orden salen y cuáles se descartan cuando la cola se llena.

Por qué importa el encolamiento

Sin control de colas, toda la tratamiento es FIFO: el primer paquete en llegar es el primero en salir. Esto significa que un backup grande puede bloquear una llamada VoIP en tiempo real.

graph LR
    A[Tráfico entrante] --> B{Cola}
    B -->|FIFO| C[Salida]
    B -->|Priorizado| D[Cola de voz]
    B -->|Priorizado| E[Cola de datos]

Algoritmos clásicos

FIFO (First In, First Out)

El algoritmo por defecto. No distingue tipos de tráfico. Solo funciona bien cuando no hay congestión.

• Una sola cola para todos los paquetes.
• Si la cola se llena, descarta el último en llegar (tail drop).
• No hay priorización ni公平idad.

Priority Queuing (PQ)

Divide el tráfico en 4 colas con prioridad estricta: High, Medium, Normal, Low. La cola alta se vacía completamente antes de pasar a la siguiente.

Cola	Prioridad	Riesgo
High	Primero siempre	Puede starve (denegar) las otras colas
Medium	Después de High	-
Normal	Después de Medium	-
Low	Última	Puede nunca salir si hay mucho tráfico

PQ no se usa en producción porque puede denegar servicio a las colas bajas indefinidamente.

Custom Queuing (CQ)

Distribuye el ancho de banda entre 16 colas (CQ 0 a CQ 15). Cada cola tiene un byte count: cuántos bytes se transmiten antes de pasar a la siguiente cola.

• CQ 0 es la cola de sistema (se procesa primero).
• CQ 1–15 reparten el ancho de banda de forma round-robin.
• Permite garantizar un mínimo de ancho de banda por cola.

CQ 1 → 4000 bytes (VoIP)
CQ 2 → 8000 bytes (HTTP)
CQ 3 → 4000 bytes (resto)

Weighted Fair Queuing (WFQ)

Cada flujo IP crea una cola automática con un peso calculado proporcionalmente a la IP Precedence del paquete.

• Automático: no hay que definir clases.
• Equitativo: los flujos grandes no dominan los pequeños.
• Weighted: flujos con mayor precedencia obtienen más ancho de banda.

R1(config-if)# fair-queue

IP Precedence	Peso relativo
0 (routine)	Bajo
5 (voice)	Alto

WFQ es el algoritmo por defecto en interfaces serial de IOS.

Class-Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ)

WFQ manual: el administrador define clases de tráfico con un ancho de banda garantizado y un máximo de cola.

R1(config)# class-map match-any VOICE
R1(config-cmap)# match dscp ef
R1(config-cmap)# exit

R1(config)# policy-map QOS-POLICY
R1(config-pmap)# class VOICE
R1(config-pmap-c)# bandwidth 256
R1(config-pmap-c)# exit
R1(config-pmap)# class class-default
R1(config-pmap-c)# bandwidth 128
R1(config-pmap-c)# exit

R1(config)# interface Serial0/0/0
R1(config-if)# service-policy output QOS-POLICY

Comando	Función
class-map match-any	Define una clase con criterios OR
class-map match-all	Define una clase con criterios AND
match dscp <valor>	Clasifica por DSCP
match access-group <n>	Clasifica por ACL
bandwidth <kbps>	Ancho de banda garantizado
service-policy output	Aplica la política en salida

Low Latency Queuing (LLQ)

CBWFQ con una cola estricta de prioridad para tráfico de tiempo real (VoIP, videoconferencia). La cola de prioridad se vacía primero y tiene un límite (Policer) para evitar que monopolice el enlace.

R1(config-pmap)# class VOICE
R1(config-pmap-c)# priority 256    # Cola estricta, máx 256 kbps

LLQ es el estándar recomendado para producción. Combina la garantía de CBWFQ con la baja latencia de una cola de prioridad.

Marcado: DSCP y CoS

Para que los dispositivos sepan qué cola asignar, los paquetes se marcan en la entrada.

DSCP (Differentiated Services Code Point)

• 6 bits en el campo ToS del header IPv2 (valores 0–63).
• Es el estándar actual para QoS en IP.
• Los valores más comunes:

DSCP	Nombre	Uso típico
0	BE (Best Effort)	Tráfico por defecto
8	CS1	Control de red
24	CS3	Señalización (SIP)
34	AF31	Video streaming
46	EF (Expedited Forwarding)	VoIP (tiempo real)
48	CS6	Protocolos de enrutamiento

CoS (Class of Service)

• 3 bits en la cabecera 802.1Q de tramas Ethernet (capa 2).
• Solo funciona dentro de un dominio VLAN (se pierde al enrutar).
• Valores 0–7; se mapea a DSCP al pasar a capa 3.

CoS 5 → DSCP EF (voz)
CoS 3 → DSCP AF31 (video)
CoS 0 → DSCP BE (datos)

Resumen de algoritmos

Algoritmo	Colas	Garantía	Complejidad	Riesgo
FIFO	1	Ninguna	Baja	Tail drop
PQ	4 (fijas)	Prioridad estricta	Baja	Starving
CQ	16 (fijas)	Round-robin	Media	Configuración
WFQ	Automáticas	Por peso	Baja	Sin control fino
CBWFQ	Manuales	Ancho de banda	Media	-
LLQ	Manuales + prioridad	Baja latencia + garantía	Media	Policier

Verificación

R1# show policy-map interface Serial0/0/0
R1# show queue Serial0/0/0
R1# show class-map