1.4 Performance

¿Cuáles son los componentes del retraso en las redes?

Introducción al rendimiento de la red

• En esta sección se profundiza en el rendimiento de la red, comenzando con el análisis del retraso y sus componentes.

• Se presentará una herramienta llamada "traceroute" para medir los retrasos reales en Internet y se introducirá un nuevo métrico de rendimiento: el throughput.

Componentes del retraso

• Se identifican cuatro componentes principales del retraso en un router:

• Retraso de procesamiento: Tiempo asociado a la búsqueda en la tabla de reenvío y verificación de integridad, generalmente en el orden de microsegundos.

• Retraso por cola: Tiempo que un paquete espera para ser transmitido, dependiente del nivel de congestión.

• Retraso de transmisión: Tiempo necesario para enviar todos los bits del paquete a través del enlace, calculado como el tamaño del paquete dividido por la tasa de transmisión.

• Retraso de propagación: Tiempo que tarda un bit desde que entra hasta que sale por el otro extremo del enlace.

Ejemplos y analogías

• Se menciona cómo los retrasos pueden ser notables, como el tiempo que tarda un bit en viajar a través de diferentes distancias (ej. satélites geosincrónicos).

• Se utiliza una analogía con una caravana de coches para explicar mejor la diferencia entre el retraso de transmisión y el retraso de propagación.

Cálculo práctico

• En un ejemplo numérico:

• Un peaje toma 12 segundos por coche (equivalente al tiempo de transmisión).

• Los coches viajan a 100 km/h (como los bits).

• La distancia entre peajes es también 100 km.

• El tiempo total hasta que toda la caravana está alineada ante el segundo peaje es sumando ambos tiempos: 120 segundos (transmisión) + 60 minutos (propagación).

Retrasos adicionales

• A continuación, se analiza más detalladamente el retraso por cola, definiendo variables clave:

• a: tasa promedio de llegada de paquetes.

• l: longitud del paquete.

¿Cómo se mide la latencia en redes de comunicación?

Introducción a la latencia y su medición

• La latencia en redes puede aumentar rápidamente, similar a los retrasos en las carreteras. Se estudia en el contexto de redes de comunicación, donde los paquetes son análogos a los coches.

• Se introduce la herramienta "traceroute", que permite medir y analizar la latencia desde un origen hasta un destino.

Funcionamiento de Traceroute

• Traceroute envía tres paquetes al primer router en el camino hacia el destino y mide el tiempo de ida y vuelta (RTT).

• Después, envía tres paquetes al siguiente router, midiendo nuevamente el RTT hasta llegar al destino final.

Análisis del resultado de Traceroute

• Un ejemplo muestra RTT medidos desde gaia.cs.umass hacia eurocom, con tiempos iniciales alrededor de 1 ms.

• Se observan variaciones significativas en RTT cuando se llega a routers más lejanos, como uno en Francia con 105 ms debido a retrasos por propagación.

Pérdida de paquetes y congestión

• La pérdida de paquetes puede ocurrir cuando los buffers del router están llenos; esto es común durante escenarios de alta congestión.

• En situaciones críticas, se pueden perder entre 10% y 20% de los paquetes enviados. Técnicas para detectar y recuperar pérdidas serán discutidas más adelante.

¿Qué es el rendimiento (throughput)?

Definición y analogía del rendimiento

• El rendimiento se define como la tasa (bits por segundo) que se envían desde un emisor a un receptor durante un intervalo específico.

• Se utiliza una analogía con agua fluyendo por tuberías para entender cómo diferentes capacidades afectan el rendimiento total.

Capacidad máxima y cuellos de botella

• El rendimiento total está limitado por la capacidad del "cuello de botella", que es la tubería más estrecha en una serie.

• Ejemplos muestran cómo una tubería delgada limita el rendimiento incluso si hay otra tubería más ancha disponible después.

Interacción entre flujos individuales

• En una red compartida con múltiples flujos, cada conexión puede ver una reducción significativa en su ancho de banda disponible debido a compartir recursos limitados.

Rendimiento de la Red: Retraso y Throughput

Componentes del rendimiento de la red

• El rendimiento y el throughput se determinan por el mínimo de tres valores: r_c , r_s y r/10 . En la práctica, es común que r_c o r_s sean menores que r/n , lo que indica que los enlaces limitantes suelen estar en los bordes de la red.

• Se identificaron cuatro componentes del retraso en las redes: retraso de procesamiento, retraso en cola, retraso de transmisión y retraso de propagación. Estos factores son cruciales para entender cómo se comporta una red.

• Se utilizó la herramienta "traceroute" para examinar algunos retrasos reales medidos en Internet, proporcionando ejemplos prácticos sobre cómo estos componentes afectan el rendimiento.

Analogía entre fluidos y tuberías