Ce este QoS și de ce este important în rețea?

Ce este QoS?

QoS sau Calitatea Serviciului gestionează resursele de rețea pentru a reduce pierderea de pachete, precum și reducerea scăderii și latenței rețelei. Tehnologia QoS va gestiona resursele prin alocarea diferitelor tipuri de date de rețea la niveluri prioritare diferite.

QoS este de obicei aplicat pe rețelele care răspund traficului care transportă date care consumă resurse, cum ar fi:

• Video la cerere
• Voice over IP (VoIP)
• Internet Protocol TV (IPTV),
• Media difuzată în flux
• Videoconferinta
• Jocuri online

Aceste tipuri de date trebuie transmise în cel mai scurt timp pentru a fi consumabile la capătul de primire.

Caz de utilizare a vieții reale

Pentru a face lucrurile un pic mai clare, să luăm un exemplu de blocaj de trafic pe o autostradă la ora de vârf. Toți șoferii care stau în mijlocul blocajului au un singur plan – ajungeți la destinațiile finale. Astfel, în ritmul melcului, ei continuă să se miște.

Apoi sunetul sirenei unei ambulanțe îi avertizează asupra unui vehicul care trebuie să ajungă mai repede la destinație – și înaintea lor. Și astfel, șoferii pleacă din ceea ce acum devine ambulanța „coadă de prioritate,”Și lăsați-l să treacă.

În mod similar, atunci când o rețea transportă date, aceasta are și o configurație în care un fel de date sunt tratate de preferință peste toate celelalte. Pachetele de date importante trebuie să ajungă la destinații mult mai repede decât restul, deoarece sunt sensibile la timp și vor „expira” dacă nu le fac la timp.

De ce contează QoS?

Odată, rețeaua de afaceri și rețelele de comunicații erau entități separate. Apelurile telefonice și teleconferințele erau de obicei gestionate de un RJ11-retea conectata; apelurile au fost monitorizate de un sistem PABX. A rulat separat de RJ45-rețea IP conectată care a conectat laptopuri, desktop-uri și servere. Cele două tipuri de rețea au traversat rareori căi, cu excepția cazului în care, de exemplu, un computer avea nevoie de o linie telefonică pentru a se conecta la internet. Un exemplu de astfel de rețea ar arăta ca:

Când rețelele transportau doar date, viteza nu era atât de critică. Astăzi, aplicațiile interactive care transportă audio și video trebuie livrate prin intermediul rețelelor la viteze mari și fără pierderi de pachete sau variații ale vitezei de livrare..

Oamenii apelează acum folosind aplicații de video-conferință precum Skype, Zoom și GoToMeeting, care folosesc protocolul de transport IP pentru a trimite și primi mesaje video și audio. În interesul vitezei, aceste aplicații se elimină fără procedurile de gestionare a transportului pe care le utilizează de obicei transferurile de date standard.

Înainte de a trece mai departe în subiectul QoS, trebuie să discutăm RTP.

Ce este RTP?

Protocolul de transport în timp real sau RTP este un standard de protocol internet care stipulează modalități prin care aplicațiile își pot gestiona transmisiile în timp real de date multimedia. Protocolul acoperă atât comunicații unicast (unu la unu), cât și comunicare multicast (unu la mulți).

RTP este mai frecvent utilizat în comunicațiile de telefonie pe internet unde se ocupă cu transmisiile în timp real de date audiovizuale.

În timp ce RTP nu garantează în sine livrarea pachetelor de date – această sarcină este gestionată de switchuri și routere – facilitează gestionarea acestora odată ce ajung în dispozitivele de rețea.

QoS este a transport hop-by-hop configurație implementate pe dispozitivele de rețea pentru a le face să identifice și să acorde prioritate pachetelor RTP. Fiecare dispozitiv conectat între expeditor și destinatar (e) ar trebui să fie, de asemenea, configurat pentru a înțelege că pachetul este unul „VIP” și trebuie împins de-a lungul benzii de prioritate. Dacă nici unul dintre dispozitivele din releu nu este configurat corect, QoS nu va funcționa. Pachetele își vor pierde prioritatea și vor încetini viteza de transmitere a datelor a dispozitivului respectiv.

Ce se întâmplă dacă nu folosim QoS?

Dacă nu aveți un QoS configurat corect poate rezulta una (sau toate) din următoarele probleme:

• Latență: Atunci când pachetele RTP nu li s-au atribuit prioritățile necesare, acestea vor fi livrate cu viteza implicită a dispozitivelor. Într-o rețea congestionată, pachetele trebuie să călătorească împreună cu restul pachetelor care nu sunt urgente. Deși latența în sine nu va avea un efect asupra calității datelor audiovizuale livrate în sine, aceasta va afecta comunicarea între utilizatorii finali. La 100ms de latență, vor începe să vorbească unul peste altul pe măsură ce pachetele vor ieși din sincronizare, iar la 300ms conversația nu va mai fi înțeleasă.

• jitter: Aplicațiile în timp real elimină tamponarea nivelului de transport standard, astfel încât nu există niciun mecanism care să reasambleze pachetele sosite în ordinea corectă. Jitter-ul este viteza neregulată a pachetelor dintr-o rețea. Poate duce la întârzierea pachetului și la ieșirea din secvență. Deoarece aplicația nu așteaptă ca fluxul să fie asamblat corect, pachetele din secvență se scad, ceea ce duce la distorsiuni sau lacunele în audio sau video livrate..
• Pierdere de pachete: Acesta este cel mai rău caz în care descoperim că un număr (sau părți) de pachete sunt pierdute din cauza unei congestii prea mari pe dispozitivele de rețea. Când se completează o coadă de ieșire a unui comutator sau a unui router, apare o cădere de coadă în care dispozitivul aruncă orice pachet nou primit până când spațiul devine din nou disponibil..

În toate cazurile pe care tocmai le-am văzut, QoS vă poate ajuta sortarea datelor, gestionarea cozilor, și prevenirea pierderilor de date.

Vezi si: Ghidul final pentru pierderea pachetelor

Nu este nevoie de multă imaginație pentru a vedea cum comunicarea și transferul de media sau streamingul ar putea fi afectate grav atunci când renunțăm la utilizarea QoS – în special în rețelele care se ocupă de protocoalele RTP. Chiar dacă ar fi fost perfect proiectată, în cele din urmă, comunicarea va deveni mai întâi dificilă, apoi se va deteriora pe măsură ce traficul crește și, în sfârșit, va deveni imposibil.

Cele trei defecte – latență, bruiaj, și pierdere de pachete – sunt, de fapt, atât de critice pentru a determina cât de bine funcționează o implementare, încât QoS și companiile producătoare de software de monitorizare a rețelelor precum SolarWinds le folosesc ca valori pentru măsurarea calității traficului bazat pe RTP.

Instrumente de rețea pentru monitorizarea QoS

SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer (ÎNCERCARE GRATUITĂ)

Ar fi destul de nedrept să continuăm fără a menționa un pic mai multe despre unul dintre cele mai bune instrumente de monitorizare a rețelei acolo: SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer.

Această suită de aplicații de monitorizare a rețelei ajută la rezolvarea problemelor care ar putea fi cauzate de:

• O rețea lentă: O rețea lentă poate reține un ostaj întreg de afaceri, deoarece continuă să reducă viteza cu care curg datele. Dacă nu se elimină blocajele rețelei, întreaga organizație se va confrunta cu o conectivitate teribilă.
• Comunicații audiovizuale lente: O afacere care nu poate stabili un canal de comunicare clar în canalul său de rețea va fi blocată. Și mai rău, faptul că nu este capabil să comunice clar cu clienții săi îl va aduce aproape în siguranță.
• Rețelele neobservate: Un administrator care nu poate monitoriza în mod corespunzător rețeaua nu va putea afla despre starea sa actuală sau despre cum poate face planuri pentru extinderea sa viitoare. Fără a documenta rețeaua și a urmări performanțele fiecărui echipament, un manager de rețea nu poate lua decizii în cunoștință de cauză și poate să agraveze problemele de performanță..

Înarmat cu Netflow Traffic Analyzer, un administrator de rețea va putea scăpa de problemele pe care tocmai le-am văzut:

• Ajutând cu o implementare QoS și optimizarea acesteia –  prin feedback-ul fluxului de date
• Luând în calcul și raportând asupra configurației actuale a politicii QoS, informând deciziile de proiectare.
• Monitorizarea utilizării lățimii de bandă pentru a identifica ce aplicații și dispozitive care hog resurse de rețea – acestea pot fi izolate, reprogramate sau oprite. Vedeți și: 6 cele mai bune instrumente gratuite de monitorizare a lățimii de bandă

Un tablou de bord Netflow Traffic Analyzer conține informațiile vitale de care are nevoie un administrator pentru a monitoriza stările și a face ajustări rapide ale setărilor. Un exemplu:

Aceste rapoarte și analize includ: latență, bruiaj și pierdere de pachete.

SolarWinds Analizator de trafic NetFlow Descărcați 30 de zile GRATUIT TRIAL pe SolarWinds.com

Monitorizare QoS Paessler cu PRTG

O altă opțiune pe care ai putea să o investighezi pentru monitorizarea QoS este Paessler PRTG. Această suită de monitorizare a rețelei are o secțiune specială care urmărește performanțele QoS. Această funcție vă arată fluxurile de trafic etichetate în timp real și stochează și datele pentru analiza performanței și planificarea capacității.

Software-ul PRTG include patru senzori de urmărire care acoperă trei metodologii QoS diferite. Acestea sunt completate de un senzor Ping Jitter care urmărește regularitatea livrării pachetelor într-un flux.

Cele trei tipuri de QoS pe care PRTG le poate urmări sunt QoS standard, Cisco IP-SLA și Cisco CBQoS. Urmărirea standardelor QoS este implementată ca senzor unidirecțional sau senzor de tură. Aceste trackere pot funcționa pe conexiuni de pe internet. Pentru a obține o înregistrare exactă a performanței la destinație, trebuie să așezați un senzor în acea locație de la distanță pentru serviciul senzor unidirecțional. Serviciul dus-întors necesită un reflector în locația de la distanță pentru a putea funcționa.

Senzorul Cisco IP-SLA este dedicat monitorizării traficului VoIP etichetat în rețeaua dvs. Înregistrează o serie de valori pentru traficul de apeluri, inclusiv timp dus-întors, latență, bruiaj, întârzieri și scorul mediu de opinie (MOS).

Senzorul Cisco CBQoS urmărește implementările de calitate a serviciilor bazate pe clasă. CBQoS este o metodologie de așteptare, iar dacă doriți să o implementați, va trebui să urmăriți mai multe puncte de intrare către routerele și comutatoarele dvs.. Creați cel puțin trei cozi virtuale pentru fiecare dispozitiv, deci este mult mai mult de monitorizat.

PRTG este capabil să se configureze și să mapeze automat toată infrastructura. Cu toate acestea, implementările QoS necesită luarea deciziilor, așa că va trebui să configurați singur metoda, decizând ce tipuri de trafic să acordați prioritate.

Paessler vă permite să folosiți PRTG gratuit dacă activați doar 100 de senzori. Dacă mergeți mai mare, puteți obține o probă gratuită de 30 de zile a sistemului, inclusiv monitorul QoS.

Cum vă configurați QoS?

Routerele și comutatoarele care pot fi configurate pentru a acorda prioritate protocoalelor sunt de obicei accesate de apartamentele de software de gestionare a routerelor. Întregul proces de configurare a preferinței QoS este o problemă destul de simplă care implică:

• Conectarea la aplicație și conectarea la hub sau trecerea prin ea
• Navigarea la meniul de configurare QoS
• Setarea preferințelor priorității pachetelor

Și exact așa, pachetele media vor putea traversa fără probleme rețelele. Inginerii de rețea hardcore pot face toate sarcinile enumerate mai sus prin intermediul interfețelor de configurare a liniei de comandă.

Cum sunt prioritizate pachetele RTP?

Prioritizarea pachetelor QoS se poate face folosind două metode principale:

• Clasificare: Această metodă identifică tipurile de pachete și le atribuie prioritatea marcând-le. Identificarea se poate face folosind ACLs (Acces Control Listes), implementări LAN folosind CoS (Class of Service) sau cu ajutorul comutatoarelor care folosesc marcaje QoS bazate pe hardware.
• Queueing: Cozile sunt memorii tampon de memorie de înaltă performanță găsite în routere și comutatoare. Pachetele care trec prin ele sunt ținute în zone dedicate memoriei, așteptând să fie trimise pe drum. Atunci când protocoalelor, precum RTP, li se atribuie prioritate mai mare, acestea sunt mutate la o coadă dedicată care împinge datele mai repede, reducând astfel șansele de a fi abandonate. Cozile cu prioritate redusă nu le permit acest lux.

Un lucru important care trebuie amintit aici este faptul că un pachet marcajele prioritare sunt valabile numai în rețea a fost creat în. Odată ce iese din rețea, proprietarii de rețeaua destinatar va determina noua sa prioritate.

Gânduri de luat în considerare la prioritizarea pachetelor

Câteva gânduri și sfaturi care vă pot ajuta atunci când decideți cum să acordați prioritate pachetelor includ:

• În general este o idee bună să aibă marcajele prioritare alocate de dispozitivele cele mai apropiate de sursa de date Acest lucru asigură pachetele călătoriți pe întreaga rețea cu prioritatea corectă.
• dispozitivul ales pentru a marca pachetele primite ar trebui să fie întotdeauna comutatoare. Asta pentru ca aceste dispozitive pot încărca-echilibra traficul și împărțiți sarcina cu alte întrerupătoare, astfel reducerea sarcinii pe procesoarele lor.
• Traficul de intrare este aproape întotdeauna mai mare decât cel care se îndreaptă în sens invers. Furnizorii ISP, în mod normal, alocă mai puțin lățime de bandă traficului de ieșire al clienților lor și există (pe calea rețelei de ieșire) QoS trebuie aplicat în primul rând.
• Cisco are o recomandare cu privire la modul în care pachetele trebuie marcate așa cum se arată în această diagramă:

În cele din urmă, succesul unei implementări QoS depinde întotdeauna de calitatea politică care guvernează modul în care pachetele sunt clasificate, marcate și plasate în coadă. politica trebuie elaborată cu atenție pentru ca implementarea QoS să fie un succes.

Pentru ce să nu folosiți QoS pentru

După ce ai citit despre QoS, poate părea a fi un elixir magic care poate vindeca toate bolile care provoacă congestionarea rețelei. Ei bine, într-o anumită măsură, poate face ca majoritatea comunicațiilor RTP să fie mai ușoare și să o facă să pară că ar fi simplificat traficul într-o rețea. Din păcate, nu este o soluție globală pentru fiecare problemă de rețea.

QoS nu trebuie utilizat niciodată în următoarele scopuri:

Creșterea lățimii de bandă

Deși QoS ajută la eficientizarea priorității pachetelor RTP și a făcut să pară că rețeaua și-a mărit brusc lățimea de bandă, nu ar trebui niciodată interpretată ca atare. QoS nu ar trebui niciodată utilizat ca instrument pentru „creșterea lățimii de bandă” când tot ce face este să utilizezi resursele existente puțin mai eficient (și în favoarea pachetelor RTP).

În schimb, luați în considerare căutarea fișierelor de memorie în cache pentru a reduce cantitatea de date care vin și merg. Dacă acest lucru nu funcționează, ar putea însemna că s-au atins limitele de lățime de bandă. Când o companie își atinge limitele de bandă largă, singurul lucru viabil este să ieșiți și să cumpărați ceva mai mult – să nu utilizați QoS.

Deconectarea rețelei

Dacă aplicațiile necinstite sunt lăsate să fie rulate și ajung să blocheze lățimea de bandă a unei rețele, implementarea QoS nu este soluția. În timp ce apelurile Skype ar putea începe să parcurgă în cele din urmă, QoS nu va aborda problema rădăcină. În cele din urmă, aplicațiile necinstite vor înghiți orice resurse pot fi disponibile, epuizând beneficiile QoS.

O soluție care ar putea funcționa aici ar fi urmărește aplicațiile de acces la resurse și fie închide-le, fie reprogramează-le a alerga după ore.

Din nou, întregul scop al configurării QoS într-o rețea este să vă asigurați că apelurile video și audio nu vor rămâne (sau chiar vor fi scăzute) din cauza unei rețele congestionate. Nu este un instrument care poate crește lățimea de bandă. De asemenea, nu se poate tunela printr-o rețea înfundată.

O implementare QoS bună va îmbunătăți calitatea și viteza datelor relevante pentru misiuni, optimizând lățimea de bandă alocată și facilitând etichetarea pachetelor, astfel încât să fie identificați și să li se acorde prioritățile atribuite. Folosește lățimea de bandă disponibilă; nu o extinde.

Atribuții de imagine:

1.  Imagine caracteristică de John Carlisle pe Unsplash
2.  „Trasee roșii și albe pentru mașini albe pe o autostradă urbană noaptea în Röddingsmarkt” de CBX. pe Unsplash
3.  Proiectare de rețea mixtă – Wikimedia, domeniu public
4. „Rezumatul analizatorului de trafic de flux” – captură de ecran din 28/05/[year]
5. „Recomandări de marcare de referință Cisco de la Cisco” – Amabilitate Cisco Systems, Inc. Utilizarea neautorizată nu este permisă (imaginea capturată pe 28/05/[year])