¿Qué es la latencia de red en los switches Ethernet?

La latencia de red, un aspecto crítico de las redes modernas, tiene un efecto profundo en la eficiencia de la transmisión de datos. La latencia de Ethernet es un término que aparece con frecuencia， pero ¿lo entiende en profundidad? Este artículo analiza qué es la latencia de red, qué causa el retraso de red, cómo medirlo y cómo reducirlo con switches Ethernet. Siga leyendo para obtener más información.

¿Qué es la latencia de red?

El significado de la latencia en redes

El término "latencia de red" se refiere al retraso en la transmisión de datos a través de una red. La latencia de un switch Ethernet se refiere a la cantidad específica de tiempo que tarda un paquete Ethernet en atravesar un switch de red. Una red con un retraso prolongado se denomina red de alta latencia, mientras que una red con un retraso corto se denomina red de baja latencia.

Switch Ethernet la latencia puede conceptualizarse desde dos perspectivas: latencia unidireccional y latencia de ida y vuelta. Esta última se utiliza normalmente como métrica principal e incluye el tiempo total que tarda un paquete Ethernet en viajar desde el origen hasta el destino. Hoy en día, el retardo de ida y vuelta es una métrica importante porque el dispositivo utiliza el protocolo de red TCP/IP para enviar los datos específicos a su destino y espera a que vuelva una confirmación antes de enviar otra. Por lo tanto, este método tiene un impacto significativo en el rendimiento de la red. 

La importancia del retardo de red

A medida que un número cada vez mayor de empresas emprende la transformación digital, utilizan aplicaciones y servicios basados en la nube para ejecutar funciones empresariales esenciales. Las actividades operativas también dependen de datos recopilados de dispositivos inteligentes conectados a Internet, denominados colectivamente Internet de las cosas (IoT). Los retrasos en la latencia pueden provocar ineficiencias, en particular en operaciones en tiempo real que dependen de datos de sensores. Además, la alta latencia reduce el rendimiento de las inversiones realizadas para aumentar la capacidad de la red, lo que afecta a la experiencia del usuario y a la satisfacción del cliente, incluso si las empresas han implementado infraestructuras de red costosas.

¿Qué causa  la latencia en la red?

Las secciones anteriores abordaron el concepto de latencia de red. Esta sección explora las causas de la latencia. Muchos factores contribuyen a la duración de la latencia de red. Estos son algunos factores potenciales que pueden contribuir a ella.

Impacto del medio de transmisión

Dado que los datos se transmiten a través de medios o enlaces de transmisión, el impacto de los medios o enlaces de transmisión en la latencia es significativo. Por ejemplo, la latencia en las redes de fibra óptica es menor en comparación con las redes inalámbricas. De manera similar, cada vez que una red cambia de un tipo de medio a otro, el tiempo total de transmisión aumenta unos pocos milisegundos.

Análisis de encabezado 

La latencia puede surgir en los switches Ethernet, ya que ocasionalmente requieren tiempo adicional para analizar los detalles del encabezado de los paquetes e incorporar datos esenciales. Esto puede dar lugar a un tiempo de tránsito prolongado para los paquetes que pasan por el switch. 

Retrasos de paquetes relacionados con el almacenamiento

Los retrasos de almacenamiento pueden producirse cuando los paquetes experimentan demoras en el almacenamiento o en el acceso al disco en dispositivos intermediarios como switches y puentes.

Latencia del proceso de seguridad

El retardo de red puede verse influido por los procesos antivirus y de seguridad, que requieren tiempo para completar la recombinación y el desensamblaje de mensajes antes de la transmisión.

Errores de software

Los retrasos pueden originarse por errores de software del lado del usuario, lo que contribuye a la latencia en la red.

Medición de la latencia de red en switches Ethernet

Como se desprende del capítulo anterior, la latencia del switch constituye un elemento vital que afecta a la latencia de la red. Por lo tanto, surge la pregunta: ¿Cómo medirla?

Especificación IEEE RFC2544

La especificación IEEE RFC2544 proporciona un enfoque ampliamente aceptado para evaluar la latencia de los dispositivos de almacenamiento y reenvío. RFC2544 exige que la prueba de retardo se repita al menos 20 veces y que el resultado sea el promedio de todos los resultados de las pruebas.

Netperf 

Netperf es una herramienta de medición del rendimiento de red para transporte basado en TCP o UDP. Los resultados de la prueba Netperf reflejan la rapidez con la que un sistema puede enviar datos a otro sistema y la rapidez con la que el otro sistema puede recibir datos.

Ping Pong

Ping Pong representa un enfoque utilizado para medir la latencia dentro de un clúster de computación de alto rendimiento. Este método evalúa la duración de ida y vuelta de las llamadas a procedimientos remotos (RPC) transmitidas mediante la interfaz de paso de mensajes (MPI).

¿Cómo reducir la latencia de red con switches Ethernet?

Se emplean diversas metodologías para minimizar el retardo de red mediante switches Ethernet. Estos enfoques incluyen:

Aumento de la capacidad de la red

Uno de los enfoques más sencillos y eficaces para mitigar la latencia y las colisiones consiste en equipar su switch Ethernet con la capacidad requerida.   Es importante verificar si el switch ofrece la capacidad de ampliar la capacidad de red.   Los switches Ethernet que garantizan cero pérdida de paquetes desempeñan un papel fundamental en la mejora del rendimiento de la red. El Protocolo de Control de Agregación de Enlaces, o LACP para abreviar, es una función estándar que mejora el rendimiento de la red mediante la agregación de puertos. Para obtener más información sobre LACP, lea este artículo:  LACP vs PAGP: ¿Cuál es la diferencia? - QSFPTEK

Uso de VLANs para la segmentación de red

Dado que las redes planas convencionales suelen provocar sobrecarga de enlaces, los switches Ethernet equipados con capacidades VLAN pueden enrutar de manera eficiente el tráfico a sus destinos previstos.  Hay disponible una gama de switches Ethernet VLAN de capa 2 y capa 3 para la segmentación del tráfico en función de factores como puerto, asignación dinámica de VLAN, protocolo, dirección MAC y más.

Implementación de la tecnología Cut-Through

Este método se refiere a los sistemas de conmutación de paquetes y busca minimizar las latencias de red.  La conmutación cut-through reduce la latencia de red al permitir que el switch inicie el reenvío de paquetes incluso antes de recibir el paquete completo, tan pronto como se procesa la dirección de destino.  Sin embargo, es importante tener en cuenta que esta tecnología funciona de manera óptima cuando se aplica a puertos que operan a la misma velocidad.

Reduzca la latencia con RDMA

RDMA, o Remote Direct Memory Access, es una tecnología de red de vanguardia que revoluciona la eficiencia de la transferencia de datos. A diferencia de los métodos tradicionales que implican a la CPU, RDMA permite el intercambio directo de datos entre memorias de computadoras dentro de una red. Esto evita la CPU y reduce la latencia, lo que da como resultado una comunicación de datos acelerada para tareas como simulaciones en tiempo real, análisis de datos e informática de alto rendimiento. QSFPTEK's S5600 y S7600 Los switches de la serie admiten RDMA para proporcionar alto rendimiento y latencia ultrabaja.

Conclusión

En conclusión, la latencia de red es vital para una transmisión de datos eficiente en los switches Ethernet. El propósito de este artículo es aclarar el concepto de latencia Ethernet en los switches Ethernet y proporcionar información sobre estrategias para reducirla. Aunque quizá no sea posible eliminar por completo la latencia de red, el objetivo es minimizarla tanto como sea posible. Comprender las implicaciones de la latencia de red y aplicar estrategias de mitigación son aspectos esenciales en el panorama actual dependiente de la red.