Što je QoS i zašto je to važno u umrežavanju?

Što je QoS?

QoS ili kvaliteta usluge upravlja mrežnim resursima za smanjenje gubitka paketa kao i smanjenje mrežne podrhtavanja i kašnjenja. QoS tehnologija upravljat će resursima dodjeljivanjem različitih vrsta mrežnih podataka različitim razinama prioriteta.

QoS se obično primjenjuje na mrežama koje pružaju promet koji sadrže podatke koji zahtijevaju resurse kao što su:

• Video na zahtjev
• Voice over IP (VoIP)
• Internet protokolarna televizija (IPTV),
• Strujni mediji
• Video konferencija
• Online igranje

Ovakve vrste podataka treba ih prenijeti u što kraćem roku biti potrošni na kraju prijema.

Slučaj stvarnog korištenja u životu

Da stvar bude malo jasnija, uzmimo primjer prometne gužve na autoputu u sat vremena vožnje. Svi vozači koji sjede usred pekmeza imaju jedan plan – doći do krajnjih odredišta. I tako, puževim tempom nastavljaju dalje.

Tada zvuk sirene hitne pomoći upozorava ih na vozilo koje mora hitnije doći do odredišta – i ispred njih. I tako, vozači se kreću od onoga što sada postaje vozilo hitne pomoći “red prioriteta,”I neka prođe.

Slično tome, kada mreža prenosi podatke, ona također ima postavku u kojoj se neke vrste podataka tretiraju po mogućnosti u odnosu na sve ostale. Paketi važnih podataka moraju stići na odredišta mnogo brže od ostalih jer su osjetljivi na vrijeme i istječu ako ih ne stignu na vrijeme.

Zašto je QoS važan?

Nekada su poslovna mreža i komunikacijske mreže bile zasebne cjeline. Telefonske pozive i telekonferencije obično je rješavao an RJ11-spojena mreža; pozive je nadzirao PABX sustav. Trčao se odvojeno od RJ45-povezana IP mreža koja je povezivala prijenosna računala, stolna računala i poslužitelje. Dvije vrste mreža rijetko su prelazile staze osim ako, primjerice, računalu nije potrebna telefonska linija za povezivanje s internetom. Primjer takve mreže izgledao bi kao:

Kad su mreže prevozile samo podatke, brzina nije bila tako kritična. Danas se interaktivne aplikacije s audio i video prijenosima moraju isporučiti preko mreža velikim brzinama i bez gubitka paketa ili varijacija u brzini isporuke..

Ljudi sada obavljaju poslovne pozive koristeći videokonferencijske programe poput Skype, Zoom i GoToMeeting, koji koriste IP protokol prijenosa za slanje i primanje video i audio poruka. Zbog brzine, ove aplikacije rade bez postupaka upravljanja prijevozom koji obično koriste standardni prijenosi podataka.

Prije nego što dalje pređemo na temu QoS-a, moramo razgovarati RTP.

Što je RTP?

Protokol prijevoza u stvarnom vremenu ili RTP je standard internetskog protokola koji propisuje načine kako aplikacije mogu upravljati multimedijskim podacima u stvarnom vremenu. Protokol pokriva i jednoobraznu (jedan na jedan) i multicast (jedan za mnoge) komunikaciju.

RTP se češće koristi u komunikacijama internetske telefonije gdje se vrši prijenos u stvarnom vremenu audiovizualnih podataka.

Iako RTP sam po sebi ne jamči isporuku paketa podataka – taj zadatak rješavaju prekidači i usmjerivači – to olakšava njihovo upravljanje nakon što dođu na mrežne uređaje.

QoS je a prijevoz hop-by-hop konfiguracija implementiran na mrežne uređaje kako bi ih prepoznali i prioritizirali RTP pakete. Svaki spojeni uređaj između pošiljatelja i primatelja također bi trebao biti konfiguriran da bi shvatili da je paket “VIP” i da ga treba gurnuti u prioritetnu traku. Ako ni jedan od uređaja u releju nije ispravno konfiguriran, QoS neće raditi. Paketi će izgubiti prioritet i usporiti do brzine prijenosa podataka na tom uređaju.

Što se događa ako ne koristimo QoS?

Ako ispravno konfigurirani QoS može rezultirati jednim (ili svim) sljedećim problemima:

• Latentnost: Kad RTP paketima nije dodijeljen njihov traženi prioritet, isporučivat će se zadanim brzinama uređaja. U prenatrpanoj mreži paketi moraju putovati zajedno s ostatkom ne hitnih paketa. Iako kašnjenje samo po sebi neće utjecati na kvalitetu isporučenih audiovizualnih podataka, ono će utjecati na komunikaciju između krajnjih korisnika. Na 100 ms latencije započet će međusobno razgovor dok se paketi sinkroniziraju, a na 300 ms razgovor prestaje biti razumljiv..

• biti nervozan: Aplikacije u stvarnom vremenu uklanjaju standardno punjenje razine prijevoza, tako da ne postoji mehanizam za ponovno sastavljanje dolaznih paketa u ispravnom redoslijedu. Jitter je nepravilna brzina paketa u mreži. To može rezultirati da paket stigne kasno i izvan sekvence. Budući da aplikacija ne čeka da se stream ispravno sastavi, paketi iz niza sekvence ispadaju što rezultira izobličenjem ili prazninama u isporuci zvuka ili videa.
• Izgubljen paket: Ovo je najgori slučaj u kojem smo otkrili da je jedan broj (ili dijelova) paketa izgubljen zbog prevelike gužve na mrežnim uređajima. Kad se ispuni red preklopnika ili usmjerivača popunjava, dolazi do pada repa gdje uređaj odbaci sve nove dolazne pakete dok prostor ponovo ne postane dostupan.

U svim slučajevima koje smo upravo vidjeli, QoS može pomoći razvrstavanje podataka, upravljanje redovima, i sprečavajući gubitak podataka.

Vidi također: Vrhunski vodič za gubitak paketa

Ne treba puno mašte da bismo vidjeli kako komunikacija i prijenos medija ili strujanje mogu loše utjecati kad se odlučimo za korištenje QoS-a – posebno u mrežama koje pružaju RTP protokole. Čak i ako je savršeno dizajnirana, komunikacija će najprije postati otežana, potom pogoršana kako promet raste i napokon postati nemoguća.

Tri pogreške – latentnost, biti nervozan, i izgubljen paket – su u stvari toliko kritični u određivanju koliko dobro funkcionira implementacija da ih QoS i tvrtke za proizvodnju softvera za nadgledanje mreža poput SolarWinds koriste kao mjerne podatke za mjerenje kvalitete prometa temeljenog na RTP-u.

Mrežni alati za nadzor QoS

SolarWinds NetFlow analizator prometa (BESPLATNO ISPITIVANJE)

Bilo bi krajnje nepošteno nastaviti, a da se malo više ne spominje jedan od tih događaja najbolji alati za nadzor mreže vani: SolarWinds NetFlow analizator prometa.

Ovaj paket mrežnih aplikacija za nadzor pomaže u rješavanju problema koji mogu biti uzrokovani:

• Spora mreža: Spora mreža može držati čitavog poslovnog taoca jer i dalje smanjuje brzinu protoka podataka. Ako se ne uklone uska grla mreže, cijela će organizacija imati strašnu povezanost.
• Sporo audiovizualna komunikacija: Tvrtka koja ne može uspostaviti jasan komunikacijski kanal unutar svog mrežnog kanala bit će osakaćena. Što je još gore, nemoguće je jasno komunicirati sa svojim klijentima gotovo sigurno će je dovesti na koljena.
• Nenadzirane mreže: Administrator koji ne može pravilno nadzirati mrežu neće moći znati njegov trenutni status niti kako napraviti planove za svoje buduće širenje. Bez dokumentiranja mreže i praćenja performansi svakog pojedinog dijela opreme, voditelj mreže ne može donositi informirane odluke i vjerojatno će pogoršati probleme s performansama.

Naoružani Netflow Traffic Analyzerom, mrežni administrator moći će se riješiti problema koje smo upravo vidjeli:

• Pomoć u implementaciji QoS-a i njegovoj optimizaciji –  povratnim informacijama o protoku podataka
• Pregledom i izvještavanjem o trenutnoj konfiguraciji QoS pravila, informiranjem o dizajnerskim odlukama.
• Nadziranje upotrebe propusne širine kako biste utvrdili koji su programi i uređaji koji vrebaju mrežne resurse – oni se mogu izolirati, odgoditi ili zatvoriti. Vidi također: 6 najboljih besplatnih alata za praćenje propusnosti

Tipična nadzorna ploča analizatora prometa Netflow sadrži vitalne podatke koje administrator treba da nadzire statuse i brzo izvršava podešavanja postavki. Primjer:

Ta izvješća i analitika uključuju: kašnjenje, podrhtavanje i gubitak paketa.

SolarWinds NetFlow Traffic AnalyzerDownload 30 dana BESPLATNO ISPITIVANJE na SolarWinds.com

Paesslerov nadzor QoS-a s PRTG-om

Druga opcija koju biste mogli istražiti za QoS nadgledanje je Paessler PRTG. Ovaj mrežni paket za nadzor ima poseban odjeljak koji prati performanse QoS-a. Ova funkcija pokazuje označene protoke prometa u stvarnom vremenu i pohranjuje podatke za analizu performansi i planiranje kapaciteta.

Softver PRTG uključuje četiri senzora za praćenje koji pokrivaju tri različite QoS metodologije. To je nadopunjeno senzorom Ping Jitter koji prati pravilnost isporuke paketa u streamu.

Tri vrste QoS-a koje PRTG može pratiti su standardni QoS, Cisco IP-SLA i Cisco CBQoS. Traktori standardnog QoS-a implementiraju se kao jednosmjerni senzor ili kao okretni senzor. Ovi tragači mogu raditi na vezama putem interneta. Da biste dobili točan zapis o izvedbi na odredištu, to morate učiniti postavite senzor na to udaljeno mjesto za jednosmjernu uslugu senzora. Za uslugu okruglog puta potreban je reflektor na udaljenom mjestu kako bi funkcionirao.

Cisco IP-SLA senzor posvećen je nadziranju označenog VoIP prometa na vašoj mreži. Bilježi niz mjernih podataka za promet poziva, uključujući vrijeme okretanja, kašnjenje, podrhtavanje, kašnjenja i prosječna ocjena mišljenja (MOS).

Cisco CBQoS senzor prati implementaciju kvalitete usluge utemeljene na klasi. CBQoS je metodologija čekanja i ako želite da je implementirate, morat ćete pratiti više ulaznih točaka na usmjerivačima i prekidačima.. Stvarate najmanje tri virtualna reda za svaki uređaj, pa ima mnogo više za nadzirati.

PRTG se može automatski postaviti i preslikati svu vašu infrastrukturu. Međutim, QoS implementacije zahtijevaju donošenje odluka, tako da ćete morati sami postaviti metodu, odlučujući kojoj vrsti prometa dati prioritet..

Paessler vam omogućuje korištenje PRTG besplatno ako aktivirate samo 100 senzora. Ako povećate, možete dobiti 30-dnevni besplatni probni sustav, uključujući QoS monitor.

Kako konfigurirate svoj QoS?

Usmjernicima i prekidačima koji se mogu konfigurirati da daju prioritet protokolima obično pristupa softverski paket za upravljanje usmjerivačem. Cijeli postupak konfiguriranja vaših QoS preferencija prilično je jasan posao koji uključuje:

• Prijava u aplikaciju i povezivanje sa koncentratorom ili prebacivanje kroz njega
• Navigacija do izbornika QoS konfiguracije
• Postavljanje prioriteta paketa prioriteta

I upravo tako, medijski paketi moći će nesmetano kretati mreže. Inženjeri hardcore mreže mogu obaviti sve gore navedene zadatke putem konfiguracijskih sučelja naredbenog retka.

Kako su RTP paketi prioritetni?

Prioritetnost QoS paketa može se provesti pomoću dvije glavne metode:

• Klasifikacija: Ova metoda prepoznaje vrste paketa i dodjeljuje im prioritet označavanjem. Prepoznavanje se može provesti pomoću ACL-ova (Liste za kontrolu pristupa), LAN implementacija pomoću CoS (Klasa usluge) ili pomoću prekidača koji koriste QoS oznake utemeljene na hardveru..
• Čekanje u redu: Redovi su memorijski međuspremnici visokih performansi koji se nalaze u usmjerivačima i sklopkama. Paketi koji prolaze kroz njih drže se u posebnim memorijskim područjima dok čekaju da ih pošalju na putu. Kad se protokolima, poput RTP-a, dodijeli veći prioritet, oni se premještaju u namjenski red koji brže gura podatke na taj način, smanjujući tako šanse da budu odbačeni. Redovi nižeg prioriteta ne nude takav luksuz.

Ovdje je važno imati na umu da je paket paket oznake prioriteta vrijede samo u mreži je stvoren u. Nakon što napusti mrežu, vlasnici mreža primatelja odredit će njegov novi prioritet.

Misli koje treba uzeti u obzir pri određivanju prioriteta paketa

Neke misli i savjeti koji vam mogu pomoći pri odlučivanju o prioritetu paketa uključuju:

• Općenito je dobra ideja imaju oznake prioriteta koje su dodijelili uređaji najbliži izvoru podataka To osigurava pakete putovati po cijeloj mreži s točnim prioritetom.
• uređaj izbora za označavanje dolaznih paketa uvijek bi trebao biti prekidač. Ovo je zbog ovi uređaji mogu učitati-uravnotežiti promet i podijelite teret s drugim preklopnicima smanjujući opterećenje njihovih CPU-a.
• Dolazni promet gotovo je uvijek veći od onog koji je usmjeren u suprotnom smjeru. Davatelji internetskih usluga obično dodjeljuju manju propusnost izlaznom prometu svojih klijenata i tu se prvenstveno treba primijeniti QoS (na izlaznom mrežnom putu)..
• Cisco ima preporuku o tome kako paketi trebaju biti označeni kao što je prikazano na ovom dijagramu:

Napokon, uspjeh implementacije QoS-a uvijek ovisi o EU kvaliteta kvalitete politika koja regulira kako su paketi razvrstani, označeni i redni. politika se mora pažljivo sastaviti da bi implementacija QoS-a bila uspješna.

Za što ne koristiti QoS

Nakon čitanja o QoS-u može se činiti da je to čarobni eliksir koji može izliječiti sve tegobe koje izazivaju zagušenje mreže. U određenoj mjeri, većina RTP komunikacija može učiniti glatkijom i čini se kao da je usmjerio promet na mreži. Nažalost, to nije sveobuhvatno rješenje za svaki mrežni problem.

QoS se nikada ne smije koristiti u sljedeće svrhe:

Povećanje propusnosti

Iako QoS pomaže u pojednostavljivanju prioriteta RTP paketa i čini se da mreža iznenada povećava svoju propusnost, ona se nikada ne bi trebala tumačiti kao takva. QoS se nikada ne smije koristiti kao alat za “povećanje propusnosti” kad se sve što koristi jest iskoristiti postojeće resurse malo učinkovitije (i u korist RTP paketa).

Umjesto toga, razmislite o pretraživanju datoteka kako bi se smanjila količina podataka koja dolazi i odlazi. Ako to ne uspije, to bi moglo značiti da su dosegnute granice propusnosti. Kad tvrtka dosegne svoje granice širokopojasne mreže, jedina održiva stvar je otići van i kupiti nešto više od toga – ne koristiti QoS.

Otključavanje mreže

Ako se ostave nepokretne aplikacije i pokreću propusnost mreže, provođenje QoS-a nije rješenje. Iako bi Skype pozivi napokon mogli početi prolaziti, QoS neće riješiti korijenski problem. Naposljetku, nevaljane aplikacije progutat će sve raspoložive resurse, iscrpljujući prednosti QoS-a.

Jedno rješenje koje bi ovdje moglo djelovati bilo bi lovite programe za skrivanje resursa i zatvorite ih ili ih zakažite trčati tijekom sati.

Opet, svrha konfiguriranja QoS-a na mreži jest osigurati da video i audio pozivi ne zaostaju (ili čak padnu) zbog zagušene mreže. To nije alat koji može stvarno povećati propusnost. Ne može se tuneli ni preko začepljene mreže.

Dobra primjena QoS-a poboljšat će kvalitetu i brzinu kritičnih podataka o misiji optimiziranjem dodijeljene širine pojasa i olakšavanja označavanja paketa kako bi se identificirali i dobili im zadani prioriteti. Koristi raspoloživu širinu pojasa; ne proširuje je.

Pripisivanje slika:

1.  Igračka slika Johna Carlislea u Unsplash-u
2.  “Crveno-bijela svjetlosna staza noću na gradskoj magistrali u Röddingsmarktu”, CBX. na Unsplash
3.  Dizajn mješovite mreže – Wikimedia, javno dobro
4. “Netflow Traffic Analyzer Sažetak” – snimka zaslona dana 28.5.[year]
5. Ciscove preporuke za označavanje QoS Baseline – Ljubaznošću Cisco Systems, Inc. Neovlaštena uporaba nije dopuštena (slika snimljena 28.05.[year].)