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SD-WAN y corrección de errores de reenvío: mitigación de la pérdida de paquetes

SD-WAN mejora el rendimiento y la fiabilidad de las redes IP, y una de las técnicas que emplea es la corrección de errores de reenvío (FEC). Esta publicación de blog explica cómo funciona FEC y describe cómo las principales plataformas SD-WAN lo utilizan para mitigar la pérdida de paquetes.

Comenzamos con un recordatorio: la entrega de paquetes en redes IP es el mejor esfuerzo, no está garantizado. Esta fue una elección de diseño deliberada por parte de los inventores de TCP/IP para minimizar el costo del enrutador y maximizar la eficiencia; si una red IP experimenta congestión y los búferes del enrutador se llenan, los paquetes pueden descartarse y las aplicaciones afectadas deben responder adecuadamente.

Lidiar con la pérdida de paquetes

Una forma en que las aplicaciones lidian con la pérdida de paquetes es mediante la implementación de un protocolo bidireccional entre remitentes y receptores en el que los paquetes son marcados con números de secuencia por el remitente (es decir, "paquete 1", "paquete 2", "paquete 3", ...). Esto facilita que un receptor identifique qué paquetes no llegaron y puede enviar mensajes al remitente solicitando que se reenvíen esos paquetes. La parte del protocolo de control de transporte (TCP) de TCP/IP es una implementación de propósito general de este esquema y funciona bien para muchas aplicaciones, incluidos pilares como la World Wide Web (HTTP) y el correo electrónico (SMTP).

Desafortunadamente, hay algunas aplicaciones para las que este enfoque no funciona, en particular la voz y el video en tiempo real. Para estas aplicaciones, la entrega es urgente; No hay oportunidad de reenviar. Cuando se pierden paquetes de voz o vídeo, los resultados son voz confusa y vídeo pixelado. ¿Se puede hacer algo para mitigar esto? ¿Existe algún esquema por el cual un receptor pueda recuperar un paquete perdido de manera oportuna, sin esperar a que el remitente lo vuelva a enviar? La respuesta es sí, y ese esquema es FEC.

Cómo funciona FEC

FEC no es un concepto nuevo. De hecho, sus orígenes se remontan a más de setenta años atrás, a los primeros días de las comunicaciones digitales, donde se desarrolló para detectar y corregir errores de bits causados por canales de comunicación ruidosos como las líneas telefónicas analógicas. Esto se logró mediante la inserción de bits adicionales de corrección de errores en el flujo de datos y, siempre que se cumplieran ciertas condiciones, los receptores podrían usar estos bits adicionales para detectar y corregir errores de bits en los datos.

La FEC aplicada a las redes IP utiliza un enfoque similar: los remitentes generan y envían paquetes especiales de corrección de errores junto con los paquetes de datos normales y, siempre que se cumplan ciertas condiciones, estos paquetes adicionales permiten a los receptores regenerar paquetes de datos perdidos sin retransmisión. Esto suena complicado, pero es sorprendentemente fácil de implementar.

FEC en SD-WAN

Una plataforma SD-WAN líder genera un paquete de corrección de errores por cada cuatro paquetes de datos consecutivos de forma predeterminada. El contenido de este paquete de corrección de errores es el OR exclusivo bit a bit (XOR) en los paquetes de datos asociados. Esto implementa un esquema de paridad uniforme, y el paquete de corrección de errores a veces se denomina paquete de paridad. Dependiendo de la disponibilidad y las condiciones de la red, el paquete de paridad puede enviarse utilizando la misma red subyacente que sus paquetes de datos asociados, o puede enviarse utilizando una red subyacente diferente. Al igual que con TCP, los paquetes de datos están marcados con números de secuencia para facilitar la detección de paquetes faltantes.

En el extremo receptor, la plataforma SD-WAN examina los números de secuencia de los paquetes de datos entrantes para determinar si falta alguno. Si se entregaron todos, el paquete de paridad correspondiente se descarta silenciosamente y los paquetes de datos se entregan a la LAN. Pero si falta uno de los paquetes de datos, se regenera rápidamente realizando la misma operación XOR bit a bit utilizada por el remitente, esta vez a través de los tres paquetes de datos restantes más el paquete de paridad.

FEC adaptativo

Este esquema de paridad puede recuperar un paquete perdido en un grupo asociado de paquetes de datos; Si faltan dos o más paquetes en el grupo, no se pueden recuperar de esta manera. Por esta razón, la proporción de paquetes de datos con respecto a los paquetes de paridad debe ser lo suficientemente pequeña como para que sea poco probable que falten varios paquetes en un grupo. Al mismo tiempo, debe ser lo suficientemente grande como para minimizar la sobrecarga de ancho de banda de los paquetes de paridad. Las principales plataformas SD-WAN ajustan esta relación dinámicamente en función de la pérdida de paquetes medida de sus redes subyacentes. Este enfoque adaptativo permite a SD-WAN lograr un equilibrio óptimo entre la corrección efectiva de errores y la sobrecarga de ancho de banda.

Conclusión

FEC es un gran ejemplo de SD-WAN que mejora el rendimiento de las redes IP mediante la aplicación de la inteligencia de la capa de aplicación al enrutamiento IP. Durante las condiciones de pérdida de paquetes en su(s) red(es) subyacente(s), FEC se invoca automáticamente y la tasa efectiva de pérdida de paquetes experimentada por las aplicaciones se reduce significativamente. Esto se traduce en una mejor calidad de audio y vídeo y en un mejor rendimiento de las aplicaciones.

Acerca de GTT

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