Mi a QoS és miért fontos a hálózatépítésben?

Mi a QoS??

A QoS vagy a szolgáltatás minősége kezeli a hálózati erőforrásokat a csomagvesztés, valamint az alacsonyabb hálózati jitter és késleltetés csökkentése érdekében. A QoS technológia az erőforrásokat úgy fogja kezelni, hogy a különféle hálózati adatokhoz különféle prioritási szinteket rendel.

A QoS rendszerét általában olyan hálózatokon alkalmazzák, amelyek olyan erőforrás-igényes adatokat hordozó forgalomra szolgálnak, mint például:

• Video-on-demand
• Voice over IP (VoIP)
• Internetprotokoll televízió (IPTV),
• Streamelt média
• Videókonferenciázás
• Online játék

Ilyen típusú adatok a lehető legrövidebb időn belül kell továbbítani Fogyasztható legyen a fogadó végén.

Valós életben használt eset

A dolgok kicsit világosabbá tétele érdekében példa a csúcsforgalom során az autópályán lévő forgalmi dugóra. A dzsem közepén ülő összes sofőrnek van egy terve – készítse el a végső úticéljába. És így, a csiga ütemében mozognak.

Ezután a mentő sziréna hangja figyelmezteti őket egy járműre, amelynek sürgősen el kell érnie a rendeltetési helyét – és előttük. És így, a sofőrök kiszállnak attól, ami most a mentők „prioritási sor,És hagyja, hogy átadja.

Hasonlóképpen, amikor egy hálózat adatokat szállít, akkor is rendelkezik olyan beállítással, ahol valamilyen adatot előnyösen kezelnek a többi felett. A fontos adatok csomagjainak sokkal gyorsabban kell elérniük rendeltetési helyüket, mint a többinél, mert időérzékenyek és „lejárnak”, ha nem tudják időben megtenni..

Miért számít a QoS??

Egyszer régen az üzleti hálózat és a kommunikációs hálózatok különálló egységek voltak. A telefonhívásokat és a telefonkonferenciákat rendszerint egy munkatárs kezelte RJ11-csatlakoztatott hálózat; a hívásokat PABX rendszer figyelte. Ez külön esett a RJ45-csatlakoztatott IP-hálózat, amely összeköti a laptopokat, asztali számítógépeket és szervereket. A két hálózati típus ritkán keresztezi az útvonalakat, kivéve, ha például egy számítógépnek telefonvonalra van szüksége az internethez való csatlakozáshoz. Például egy ilyen hálózatra:

Amikor a hálózatok csak adatokat szállítottak, a sebesség nem volt annyira kritikus. Manapság az audio és videót hordozó interaktív alkalmazásokat nagy sebességgel kell szállítani hálózatokon keresztül, csomagvesztés vagy a szállítási sebesség változása nélkül..

Az emberek üzleti konferenciákat kezdeményeznek olyan videokonferencia-alkalmazásokkal, mint a Skype, Zoom és GoToMeeting, amelyek az IP-továbbítási protokollt használják video- és audioüzenetek küldésére és fogadására. A sebesség érdekében ezek az alkalmazások nélküliek a szállításkezelési eljárásokkal, amelyeket a szokásos adatátvitel általában használ.

Mielőtt továbbmozdulnánk a QoS témájába, beszélnünk kell RTP.

Mi az RTP??

Az Valós idejű szállítási protokoll vagy az RTP egy olyan internetes protokoll szabvány, amely megfelel meghatározza az alkalmazások módját a multimédia adatok valós idejű továbbításának kezelésére. A protokoll lefedi az unicast (egy az egyhez) és a multicast (egy a sokhoz) kommunikációt.

Az RTP-t gyakrabban használják az internetes telefonikus kommunikációban, ahol az audiovizuális adatok valós idejű továbbítását kezeli.

Noha az RTP önmagában nem garantálja az adatcsomagok kézbesítését – ezt a feladatot kapcsolók és útválasztók kezelik – megkönnyíti azok kezelését, mihelyt megérkeznek a hálózati eszközökhöz.

A QoS a hop-by-hop szállítás konfiguráció a hálózati eszközökön, az RTP csomagok azonosítása és rangsorolása érdekében. Minden csatlakoztatott eszköz a küldő és a címzett (ek) között is konfigurálni kell hogy megértse, hogy a csomag „VIP” csomag, és azt előre kell húzni a prioritási sávban. Ha a relé egyik eszközének konfigurálása sem megfelelő, akkor a QoS nem fog működni. A csomagok elveszítik prioritásaikat, és lecsökkennek az eszköz adatátviteli sebességéig.

Mi történik, ha nem használjuk a QoS-t??

A helyesen konfigurált QoS hiánya a következő problémák egyikét (vagy az összeset) okozhatja:

• Késleltetés: Ha az RTP-csomagokhoz nem adták meg a szükséges prioritásokat, akkor az eszköz alapértelmezett sebességével lesz kézbesítve. A zsúfolt hálózatban a csomagoknak a nem sürgõs csomagok többi részével együtt kell haladniuk. Noha a késés önmagában nem lesz hatással a továbbított audiovizuális adatok minőségére, ez befolyásolja a végfelhasználók közötti kommunikációt. 100 ms késleltetés után elkezdenek beszélni egymás felett, amikor a csomagok szinkronban érkeznek, és 300 ms-on a beszélgetés már nem érthető.

• jitter: A valós idejű alkalmazások eltávolítják a szokásos szállítási szintű pufferelést, tehát nincs mechanizmus az érkező csomagok megfelelő sorrendbe történő összeszerelésére. Jitter a csomagok szabálytalan sebessége a hálózaton. Ennek eredményeként a csomag későn érkezik meg, és a sorozatból kimarad. Mivel az alkalmazás nem várja meg az adatfolyam helyes összeszerelését, a sorozatból álló csomagok elesnek, ami torzulást vagy hiányosságokat eredményez a továbbított audio- vagy videofájlban.
• Csomagvesztés: Ez a legrosszabb eset, amikor azt találjuk, hogy számos csomag (vagy alkatrész) elveszik a hálózati eszközök túl nagy torlódása miatt. Amikor a kapcsoló vagy az útválasztó kimeneti sora kitöltődik, farok esik, amikor az eszköz eldob minden új bejövő csomagot, amíg a hely újra rendelkezésre áll..

A QoS az általunk látott minden esetben segíthet az adatok rendezése, a sorok kezelése, és az adatvesztés megelőzése.

Lásd még: A végső útmutató a csomagvesztéshez

Nem igényel sok képzelet, hogy megfigyeljük, hogyan befolyásolhatja a kommunikáció és a médiaátvitel vagy az adatfolyam-továbbítás, ha lemondunk a QoS használatáról – különösen az RTP protokollokat kiszolgáló hálózatokon. Még akkor is, ha tökéletesen megtervezték, a kommunikáció előbb nehézzé válik, majd a forgalom növekedésével romlik, és végül lehetetlenné válik.

A három hiba – késleltetés, jitter, és csomagvesztés – valójában annyira kritikusak annak meghatározásában, hogy a megvalósítás mennyiben működik jól, hogy a QoS és a hálózatfigyelő szoftvert gyártó cégek, mint például a SolarWinds, metrikák az RTP-alapú forgalom minőségének mérésére.

Hálózati eszközök a QoS megfigyeléshez

SolarWinds NetFlow forgalmi elemző (INGYENES PRÓBAVERZIÓ)

Nagyon tisztességtelen lenne folytatni anélkül, hogy kicsit többet megemlítenénk az egyikről a legjobb hálózati megfigyelő eszközök odakint: SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer.

Ez a hálózati figyelő alkalmazások csomagja megoldja azokat a problémákat, amelyeket a következők okozhatnak:

• Lassú hálózat: A lassú hálózat teljes üzleti túszt tarthat, mivel ez tovább csökkenti az adatáramlás sebességét. Hacsak nem távolítják el a hálózat szűk keresztmetszeteit, az egész szervezet szörnyű kapcsolaton fog keresztülmenni.
• Lassú audiovizuális kommunikáció: Az a vállalkozás, amely nem tud egyértelmű kommunikációs csatornát létrehozni hálózati csatornáján belül, el fog romlik. Még ennél is rosszabb, hogy ha nem tudunk egyértelműen kommunikálni az ügyfelekkel, akkor szinte biztos, hogy térdre tér.
• Nem felügyelt hálózatok: Az a rendszergazda, aki nem tudja megfelelően megfigyelni a hálózatot, nem tudhat meg a jelenlegi állapotáról vagy arról, hogy miként tervezheti a jövőbeli bővítést. A hálózat dokumentálása és az egyes berendezések teljesítményének nyomon követése nélkül a hálózatkezelő nem hozhat megalapozott döntéseket, és valószínűleg súlyosbítja a teljesítményproblémákat.

A Netflow Traffic Analyzerrel felfegyverkezve egy hálózati rendszergazda képes lesz megszabadulni az általunk most látott problémáktól:

• Segítség a QoS megvalósításában és optimalizálásában –  az adatáramlás visszajelzése révén
• A jelenlegi QoS-házirend-konfiguráció áttekintése és jelentése, a tervezési döntések tájékoztatása.
• Sávszélesség-felhasználás figyelése annak azonosítása, mely alkalmazásokat és eszközöket hog a hálózati erőforrások – ezek elkülöníthetők, átütemezhetők vagy leállíthatók. Lásd még: 6 legjobb ingyenes sávszélesség-figyelő eszköz

A tipikus Netflow Traffic Analyzer irányítópult tartalmazza azokat az alapvető információkat, amelyekkel az adminisztrátoroknak szükségük van az állapotok figyelésére és a beállítások gyors elvégzésére. Egy példa:

Ezek a jelentések és elemzések tartalmazzák: késés, jitter és csomagvesztés.

SolarWinds NetFlow Traffic AnalyzerTöltse le a 30 napos ingyenes próbaverziót a SolarWinds.com webhelyen

Paessler QoS megfigyelés a PRTG segítségével

Egy másik lehetőség, amelyet a QoS megfigyelése céljából megvizsgálhat, a Paessler PRTG. Ez a hálózati megfigyelő csomag van egy speciális szakasz, amely nyomon követi a QoS teljesítményét. Ez a funkció megjelöli a megcímkézett forgalmi folyamatokat valós időben, és adatokat tárol a teljesítmény elemzéséhez és a kapacitás tervezéséhez.

A PRTG szoftver négy nyomkövető érzékelőt tartalmaz, amelyek három különböző QoS módszertant fednek le. Ezeket egy Ping Jitter érzékelő egészíti ki, amely nyomon követi a csomagküldés szabályszerűségét egy adatfolyamban.

A QoS három típusa, amelyet a PRTG képes nyomon követni, a standard QoS, a Cisco IP-SLA és a Cisco CBQoS. A szokásos QoS nyomkövető egyirányú vagy egy irányú érzékelőként van megvalósítva. Ezek a nyomkövetők az interneten keresztül is képesek kapcsolódni. Annak érdekében, hogy pontos teljesítmény-nyilvántartást kapjon a rendeltetési helyen, meg kell tennie tegyen egy érzékelőt arra a távoli helyre az egyirányú érzékelő szolgáltatáshoz. A oda-vissza utazáshoz a működéshez távoli helyre van szükség reflektorra.

A Cisco IP-SLA érzékelő a hálózaton megcímkézett VoIP forgalom figyelésére szolgál. Naplózza a hívásforgalom mérőszámait, ideértve a oda-vissza út, késés, zavargás, késések és az átlagos vélemény pontszám (MOS).

A Cisco CBQoS érzékelő az osztályalapú szolgáltatásminőség-megvalósításokat követi. A CBQoS egy sorba állítási módszertan, és ha azt szeretné megvalósítani, akkor nyomon kell követnie a router és a kapcsolók további belépési pontjait.. Legalább három virtuális várólistát hoz létre minden eszközhöz, tehát még sokkal több figyelhető.

A PRTG képes automatikusan beállítani és leképezni az összes infrastruktúráját. A QoS megvalósításai azonban döntéshozatalt igényelnek, tehát Önnek saját maga kell beállítania a módszert úgy, hogy eldönti, hogy mely típusú forgalmat priorizálja.

A Paessler lehetővé teszi a PRTG ingyenes használatát, ha csak legfeljebb 100 érzékelőt aktivál. Ha nagyobb lesz, akkor kap egy 30 napos ingyenes próbaverziót a rendszerről, beleértve a QoS monitort.

Hogyan konfigurálhatja a QoS-t??

A protokollok prioritásaként konfigurálható útválasztókhoz és kapcsolókhoz általában az útválasztókezelő szoftvercsomagok férnek hozzá. A QoS preferencia konfigurálásának teljes folyamata egy nagyon egyszerű ügy, amely magában foglalja:

• Jelentkezzen be az alkalmazásba, csatlakozzon az elosztóhoz, vagy váltson át rajta
• Navigálás a QoS konfigurációs menübe
• Csomag prioritási preferenciák beállítása

És éppen így, a médiacsomagok simán képesek lesznek átjárni a hálózatokat. A hardcore hálózati mérnökök a fent felsorolt ​​összes feladatot parancssori konfigurációs interfészek segítségével hajthatják végre.

Hogyan rangsorolják az RTP csomagokat??

A QoS csomag prioritása két fő módszerrel végezhető el:

• Osztályozás: Ez a módszer azonosítja a csomag típusait, és megjelöléssel rendeli azok prioritását. Az azonosítás elvégezhető ACL (hozzáférés-vezérlési listák), LAN implementációk, CoS (Szolgáltatási osztály) használatával, vagy kapcsolók segítségével, amelyek hardver alapú QoS jelöléseket használnak.
• Sorban állás: A sorok az útválasztókban és a kapcsolókban található nagy teljesítményű memóriapufferek. Az áthaladó csomagokat külön memóriaterületeken tartják, amíg útra várnak. Amikor a protokollokat, például az RTP-t nagyobb prioritással bírják, azok egy dedikált sorba kerülnek, amelyek gyorsabban továbbítják az adatokat, ezáltal csökkentve az esés esélyét. Az alacsonyabb prioritású sorok nem engedik meg ezt a luxust.

Fontos dolog, amelyet itt emlékezni kell, hogy egy csomag a prioritási jelölések csak a hálózaton belül érvényesek bekerült. A hálózat elhagyása után a a fogadó hálózat meghatározza új prioritását.

Gondolatok, amelyeket figyelembe kell venni a csomagok prioritása szempontjából

Néhány gondolat és tipp, amelyek segíthetnek a csomagok fontossági sorrendjének eldöntésében:

• Ez általában jó ötlet rendelkezzen az adatforráshoz legközelebb eső eszközök által kiosztott elsőbbségi jelöléssel Ez biztosítja a csomagokat utazzon a teljes hálózaton a megfelelő prioritással.
• Az a bejövő csomagok megjelölésére szolgáló választott eszköznek mindig kapcsolónak kell lennie. Ez azért van, mert ezek az eszközök képesek egyensúlyba hozni a forgalmat és így megoszthatja a terheket más kapcsolókkal a CPU-k terheinek csökkentése.
• A bejövő forgalom szinte mindig nagyobb, mint az ellenkező irányba. Az internetszolgáltatók általában kevesebb sávszélességet rendelnek ügyfeleik kimenő forgalmához, és éppen ott (a kimenő hálózati úton) kell a QoS-t elsősorban alkalmazni..
• A Cisco ajánlásával rendelkezik a csomagok jelölésének módja az ábra szerint:

Végül, a QoS megvalósításának sikere mindig függ a minősége irányelv amely szabályozza a csomagok osztályozását, jelölését és sorba állítását. Az a politikát gondosan kell megfogalmazni hogy a QoS megvalósítása sikeres legyen.

Miért ne használja a QoS-t?

Miután elolvasta a QoS-t, varázslatos elixírnek tűnik, amely meg tudja gyógyítani az összes olyan betegséget, amely hálózati torlódást okoz. Nos, bizonyos mértékig simábbá teheti a legtöbb RTP kommunikációt, és úgy tűnik, hogy úgy látszik, hogy ésszerűsítette a hálózat forgalmát. Sajnos ez nem mindenki számára megfelelő megoldás minden hálózati problémára.

A QoS-t soha nem szabad az alábbi célokra használni:

Növekszik a sávszélesség

Bár a QoS elősegíti az RTP csomagok prioritásainak egyszerűsítését, és úgy tűnik, hogy a hálózat hirtelen megnöveli sávszélességét, ezt soha nem szabad úgy értelmezni. A QoS-t soha nem szabad eszközként használni a sávszélesség növeléséhez. amikor csak a meglévő erőforrásokat használja kissé hatékonyabban (és az RTP csomagok javára).

Ehelyett fontolja meg a fájlok gyorsítótárba helyezését, hogy csökkenjen a jön és megy az adatok mennyisége. Ha ez nem működik, ez azt jelentheti, hogy a sávszélesség korlátot elérték. Amikor egy vállalat eléri a szélessávú korlátait, az egyetlen megvalósítható dolog, ha kimegy, és vásárol belőle még valamit – ne használja a QoS-t.

Hálózat megszüntetése

Ha a szélhámos alkalmazásokat futtatni hagyják, és végül megnövelik a hálózat sávszélességét, a QoS megvalósítása nem a megoldás. Noha a Skype hívások végre elkezdődhetnek, a QoS nem kezeli a gyökérproblémát. Végül a gazember alkalmazások elvonják a rendelkezésre álló erőforrásokat, amivel kimerítik a QoS előnyeit.

Az egyik megoldás, amely itt működhet, az lenne levadászni az erőforrás-hogging alkalmazásokat, vagy állítsa le őket, vagy ütemezze újra őket órák után futni.

A QoS hálózaton történő konfigurálásának teljes célja ugyanakkor annak biztosítása, hogy a video- és hanghívások ne maradjanak le (vagy akár ne essenek el) a túlterhelt hálózat miatt. Ez nem olyan eszköz, amely valóban növelheti a sávszélességet. Egy eldugulott hálózaton sem tud átjárni.

A jó QoS megvalósítás javítja a küldetés szempontjából kritikus adatok minőségét és sebességét az allokált sávszélesség optimalizálásával és a csomagok címkézésének megkönnyítésével, így azonosítva és megadva a hozzájuk rendelt prioritásokat. Kihasználja a rendelkezésre álló sávszélességet; nem bővíti.

Kép hozzárendelések:

1.  A játék képe John Carlisle az Unsplash-en
2.  A vörös és fehér autó könnyű pályák egy városi autópályán éjjel Röddingsmarktben. a Unsplash oldalon
3.  Vegyes hálózat tervezés – Wikimedia, nyilvános
4. “Netflow Traffic Analyzer Summary” – a képernyőképet készítette: [year].05.28
5. „A Cisco QoS alapszintű jelölési ajánlásai” – a Cisco Systems, Inc. engedélyével. Jogosulatlan használat nem engedélyezett (A kép rögzítve: [year].05.28.)