QoS چیست و چرا در شبکه اهمیت دارد؟

QoS چیست؟?

QoS یا کیفیت خدمات در مدیریت منابع شبکه برای کاهش تلفات بسته ها و همچنین کاهش فشار شبکه و تأخیر شبکه است. فناوری QoS با اختصاص انواع مختلف داده های شبکه ، سطح اولویت های مختلف را مدیریت می کند.

QoS معمولاً در شبکه هایی که دارای ترافیک هستند که داده های فشرده ای از منابع دارند مانند:

• در صورت تقاضا ویدئو
• صدا از طریق IP (VoIP)
• تلویزیون پروتکل اینترنت (IPTV),
• رسانه های پخش شده
• کنفرانس ویدیویی
• بازی آنلاین

این انواع داده ها باید در کمترین زمان منتقل شود قابل مصرف در انتهای دریافت.

مورد استفاده از زندگی واقعی

برای واضح تر شدن امور ، اجازه دهید نمونه ای از ترافیک در بزرگراه را در ساعتی عجله مثال بزنیم. همه رانندگانی که در وسط مربا نشسته اند ، یک طرح دارند – آن را به مقصد نهایی خود ببرند. و بنابراین ، با سرعت حلزون ، آنها به حرکت خود ادامه می دهند.

سپس صدای آژیر آمبولانس آنها را به وسیله نقلیه هشدار می دهد که باید سریعتر به مقصد خود برسند – و جلوتر از آنها. و بنابراین ، رانندگان از آنچه که اکنون آمبولانس می شوند خارج می شوند “صف اولویت,”و اجازه دهید آن را بگذرد.

به طور مشابه ، هنگامی که یک شبکه داده ها را انتقال می دهد ، یک تنظیمات نیز دارد که نوعی از داده ها ترجیحاً بیش از سایر موارد با آنها برخورد می شوند. بسته های داده های مهم باید خیلی سریعتر از بقیه به مقصد خود برسند زیرا حساس به زمان هستند و اگر این کار را به موقع نکنند “منقضی می شوند”.

چرا QoS اهمیت دارد؟?

روزگاری ، شبکه و مشاغل یک شبکه اقتصادی و تجاری یک سازمان مجزا بودند. تماسهای تلفنی و ارتباطات تلفنی معمولاً توسط آن انجام می شد RJ11-شبکه متصل؛ تماسها توسط یک سیستم PABX مورد بررسی قرار گرفت. به طور جداگانه از آن فرار کرد RJ45-شبکه IP متصل شده است که لپ تاپ ها ، دسک تاپ ها و سرورها را به هم وصل کرد. دو نوع شبکه به ندرت از مسیرها عبور می کنند مگر اینکه مثلاً یک کامپیوتر برای اتصال به اینترنت به یک خط تلفن نیاز داشته باشد. نمونه ای از چنین شبکه ای به نظر می رسد:

وقتی شبکه ها فقط داده ها را حمل می کردند ، سرعت آنقدر مهم نبود. امروزه برنامه های تعاملی که صوتی و تصویری دارند ، باید با سرعت بالا و بدون از بین رفتن بسته یا تغییر در سرعت های تحویل ، در شبکه ها تحویل داده شوند..

اکنون مردم با استفاده از برنامه های کنفرانس ویدیویی مانند Skype ، Zoom و GoToMeeting که از پروتکل حمل و نقل IP برای ارسال و دریافت پیام های ویدیویی و صوتی استفاده می کنند ، تماس های تجاری برقرار می کنند. به نفع سرعت ، این برنامه ها بدون رویه های مدیریت حمل و نقل انجام می شوند که معمولاً از داده های استاندارد استفاده می کنند.

قبل از اینکه دیگر به موضوع QoS برویم ، باید در مورد آن صحبت کنیم RTP.

RTP چیست؟?

پروتکل حمل و نقل در زمان واقعی یا RTP یک پروتکل استاندارد اینترنتی است که است راه هایی را برای برنامه ها برای مدیریت انتقال داده های چندرسانه ای در زمان واقعی تعیین می کند. پروتکل هر دو ارتباطات unicast (یک به یک) و multicast (یک به یک) را در بر می گیرد.

RTP معمولاً در ارتباطات تلفنی اینترنت مورد استفاده قرار می گیرد که در آن از انتقال داده های صوتی و تصویری در زمان واقعی استفاده می شود..

در حالی که RTP به خودی خود ضمانت بسته های داده را تضمین نمی کند – این کار توسط سوئیچ ها و روترها انجام می شود – این کار پس از ورود به دستگاه های شبکه ، مدیریت آنها را تسهیل می کند.

QoS یک است حمل و نقل هوپ هاپ پیکربندی برای شناسایی و اولویت بندی بسته های RTP روی دستگاه های شبکه پیاده سازی شده است. هر دستگاه متصل بین فرستنده و گیرنده (ها) همچنین باید پیکربندی شود برای درک اینکه این بسته “VIP” است و باید در خط اولویت قرار گیرد. اگر حتی یکی از دستگاههای رله درست تنظیم نشده باشد ، QoS کار نمی کند. بسته ها اولویت خود را از دست می دهند و سرعت آن در سرعت انتقال آن کاهش می یابد.

چه اتفاقی می افتد اگر ما از QoS استفاده نکنیم?

نداشتن یک QoS به درستی پیکربندی شده می تواند منجر به یک (یا همه) موارد زیر شود:

• تاخیر: هنگامی که به بسته های RTP اولویت های مورد نیاز خود اختصاص نیافته ، آنها با سرعت پیش فرض دستگاه ها تحویل داده می شوند. در یک شبکه احتقان ، بسته ها باید به همراه سایر بسته های غیر فوری سفر کنند. اگرچه تأخیر به خودی خود تأثیری در کیفیت دادههای شنیداری و شنیداری تحویل داده نخواهد داشت ، بر ارتباط بین کاربران نهایی تأثیر خواهد گذاشت. در 100 ثانیه زمان تاخیر ، وقتی بسته ها از همگام سازی خارج می شوند ، صحبت از بالای یکدیگر شروع می کنند و در 300ms مکالمه متوقف می شود..

• جیتر: برنامه های زمان واقعی بافر سطح حمل و نقل استاندارد را حذف می کنند ، بنابراین مکانیسمی برای اتصال مجدد بسته های وارد شده به ترتیب صحیح وجود ندارد. Jitter سرعت نامنظم بسته ها در یک شبکه است. این می تواند منجر به بسته شدن دیر هنگام و از توالی شود. از آنجا که برنامه منتظر نیست تا جریان به درستی مونتاژ شود ، بسته های توالی از بین می روند و در نتیجه تحریف یا شکاف در صدا یا فیلم تحویل می شود..
• از دست دادن بسته: این بدترین سناریو است که درمی یابیم که تعدادی (یا قطعات) بسته ها به دلیل ازدحام بیش از حد در دستگاه های شبکه از بین می روند. هنگامی که صف خروجی سوئیچ یا روتر پر می شود ، یک قطره دم در جایی رخ می دهد که دستگاه بسته های جدید ورودی را تا زمانی که فضای دوباره در دسترس نباشد ، رها می کند..

در تمام مواردی که اخیراً دیده ایم ، از QoS می تواند کمک کند مرتب سازی داده ها, مدیریت صف, و جلوگیری از از دست دادن داده ها.

همچنین مشاهده کنید: راهنمای نهایی برای از بین رفتن بسته ها

تصور چندانی نمی توان دید که چگونه از استفاده از QoS خودداری کنیم – به ویژه در شبکه هایی که از پروتکل های RTP استفاده می کنند – چگونه ارتباط و انتقال رسانه یا جریان را می توان تحت تأثیر قرار داد. حتی اگر کاملاً طراحی شده باشد ، سرانجام ، ارتباطات ابتدا دشوار می شوند ، سپس با رشد ترافیک رو به وخامت می روند و در نهایت غیرممکن می شوید.

سه گسل – تاخیر, تکان دهنده, و از دست دادن بسته – در واقع ، بسیار مهم در تعیین چگونگی اجرای عملی هستند که QoS و شرکت های تولید نرم افزار نظارت بر شبکه مانند SolarWinds از آنها به عنوان معیارهای اندازه گیری کیفیت ترافیک مبتنی بر RTP.

ابزارهای شبکه برای نظارت بر QoS

آنالایزر ترافیک SolarWinds NetFlow (امتحان رایگان)

این امر بسیار ناعادلانه است که بدون ذکر کمی بیشتر در مورد یکی از این موارد ادامه دهید بهترین ابزارهای نظارت بر شبکه در آنجا: SolarWinds NetFlow Analyser Traffic.

این مجموعه برنامه های نظارت بر شبکه به مواردی که ممکن است ناشی از:

• شبکه ای کند: یک شبکه آهسته می تواند کل تجارت را گروگان نگه دارد زیرا همچنان به کاهش سرعت جریان داده ها ادامه می دهد. مگر در مواردی که تنگناهای شبکه برداشته شود ، کل سازمان قابلیت اتصال وحشتناک را تجربه خواهید کرد.
• ارتباطات سمعی و بصری تنبل: مشاغلی که قادر به ایجاد کانال ارتباطی روشن در کانال شبکه خود نباشد ، فلج می شود. از این بدتر ، ناتوانی در برقراری ارتباط واضح با مشتریان ، تقریباً مطمئناً آن را به زانو در خواهد آورد.
• شبکه های بدون نظارت: سرپرستی که نمی تواند شبکه را به درستی نظارت کند ، نمی تواند از وضعیت فعلی آن یا نحوه تهیه برنامه برای گسترش آینده خود آگاهی داشته باشد. بدون مستند سازی شبکه و ردیابی عملکرد هر قطعه تجهیزات ، مدیر شبکه نمی تواند تصمیمات آگاهانه ای اتخاذ کند و احتمالاً مشکلات عملکرد را تشدید می کند.

مسلح با آنالایزر ترافیک Netflow ، یک مدیر شبکه می تواند از شر مشکلی که اخیراً دیده ایم خلاص شود:

• کمک به اجرای QoS و بهینه سازی آن –  از طریق بازخورد جریان داده
• با استفاده از ، و گزارش در مورد تنظیمات فعلی سیاست QoS ، اطلاع رسانی به تصمیمات طراحی.
• نظارت بر استفاده از پهنای باند برای شناسایی برنامه های کاربردی و دستگاه هایی که منابع شبکه را هجوم می آورند – اینها می توانند جدا شوند ، تنظیم مجدد شوند یا خاموش شوند. همچنین مشاهده کنید: 6 بهترین ابزار نظارت بر پهنای باند رایگان

داشبورد آنالایزر ترافیک معمولی Netflow شامل اطلاعات حیاتی است که یک مدیر برای نظارت بر وضعیت و تنظیم سریع تنظیمات نیاز دارد. یک مثال:

این گزارش ها و تجزیه و تحلیل ها شامل موارد زیر است: تأخیر ، لرزش و از بین رفتن بسته.

SolarWinds NetFlow Analyszer TrafficDownload 30 روز آزمایشی رایگان در SolarWinds.com

Paessler QoS Monitoring با PRTG

گزینه دیگری که می توانید برای نظارت بر QoS تحقیق کنید ، Paessler PRTG است. این مجموعه نظارت بر شبکه بخش ویژه ای دارد که عملکرد QoS را ردیابی می کند. این عملکرد نشان می دهد که شما ترافیک برچسب خورده را در زمان واقعی نشان داده اید و همچنین داده هایی را برای تجزیه و تحلیل عملکرد و برنامه ریزی ظرفیت ذخیره می کند.

نرم افزار PRTG شامل چهار سنسور ردیابی است که سه روش مختلف QoS را در بر می گیرد. اینها توسط یک سنسور Ping Jitter تکمیل می شوند که به طور منظم تحویل بسته را در یک جریان ردیابی می کند.

سه نوع QoS که PRTG می تواند ردیابی کند عبارتند از استاندارد QoS ، Cisco IP-SLA و Cisco CBQoS. ردیاب های QoS استاندارد به عنوان یک سنسور یک طرفه یا یک سنسور رفت و برگشت اجرا می شود. این ردیاب ها می توانند از طریق اینترنت از طریق اتصالات کار کنند. برای به دست آوردن یک سابقه دقیق از عملکرد در مقصد ، لازم است یک سنسور را در آن مکان از راه دور برای سرویس حسگر یک طرفه قرار دهید. سرویس دورگرد به منظور عملکرد نیاز به یک بازتابنده در مکان از راه دور دارد.

سنسور IP-SLA Cisco به نظارت بر ترافیک برچسب گذاری شده VoIP در شبکه شما اختصاص دارد. این طیف وسیعی از معیارها را برای ترافیک تماس از جمله ثبت می کند زمان رفت و برگشت ، تأخیر ، لرزش ، تاخیرها و امتیاز میانگین نظرات (MOS).

سنسور CBQoS Cisco از پیاده سازی خدمات مبتنی بر کلاس پیروی می کند. CBQoS یک روش صف بندی است و اگر می خواهید آن را پیاده سازی کنید ، می خواهید نقاط ورودی بیشتری را به روترها و سوئیچ های خود ردیابی کنید.. حداقل برای هر دستگاه سه صف مجازی ایجاد می کنید, بنابراین چیزهای بیشتری برای نظارت وجود دارد.

PRTG قادر است خود را به طور خودکار تنظیم و نقشه برداری کند. با این حال ، پیاده سازی QoS نیاز به تصمیم گیری دارد ، بنابراین شما باید تصمیم بگیرید که خودتان تصمیم بگیرید که با کدام نوع ترافیک اولویت بندی کنید.

Paessler به شما امکان می دهد اگر فقط حداکثر 100 سنسور را فعال کنید ، از PRTG به صورت رایگان استفاده کنید. اگر بزرگتر بروید ، می توانید یک آزمایش 30 روزه رایگان از سیستم ، از جمله مانیتور QoS دریافت کنید.

چگونه می توانید QoS خود را پیکربندی کنید?

روترها و سوئیچ هایی که می توانند برای اولویت بندی پروتکل ها پیکربندی شوند ، معمولاً توسط مجموعه نرم افزارهای مدیریت روتر قابل دسترسی هستند. کل مراحل پیکربندی تنظیمات برگزیده QoS شما یک امر کاملا ساده است که شامل موارد زیر است:

• وارد برنامه شوید و به هاب متصل شوید یا از طریق آن سوئیچ کنید
• حرکت به منوی پیکربندی QoS
• تنظیم تنظیمات اولویت بسته

و دقیقاً مانند آن ، بسته های رسانه ای قادر خواهند بود شبکه ها را به طور هموار پیمایش کنند. مهندسان شبکه هاردکور می توانند تمام کارهایی را که در بالا ذکر شد از طریق رابط پیکربندی خط فرمان انجام دهند.

بسته های RTP چگونه در اولویت قرار دارند?

اولویت بندی بسته QoS با استفاده از دو روش اصلی قابل انجام است:

• طبقه بندی: این روش انواع بسته ها را مشخص می کند و اولویت آنها را با علامت گذاری به آنها اختصاص می دهد. شناسایی با استفاده از ACL ها (لیست های کنترل دسترسی) ، پیاده سازی های LAN با استفاده از CoS (کلاس سرویس) یا به کمک سوییچ هایی که از علائم QoS مبتنی بر سخت افزار استفاده می کنند ، انجام می شود..
• صف بندی: صف ها بافرهای حافظه با کارایی بالا هستند که در روترها و سوئیچ ها یافت می شوند. بسته هایی که از طریق آنها می گذرد در مناطق حافظه اختصاصی نگهداری می شوند زیرا منتظر می شوند که در راه خود ارسال شوند. وقتی پروتکل هایی مانند RTP دارای اولویت بالاتری باشند ، آنها به صف اختصاصی منتقل می شوند که داده ها را با سرعت بیشتری تحت فشار قرار می دهد ، بنابراین شانس ریزش را کاهش می دهد. صف های اولویت پایین این لوکس را ندارند.

نکته مهمی که در اینجا باید به خاطر سپرد این است که یک بسته است علائم اولویت فقط در شبکه معتبر است پس از ترک شبکه ، صاحبان آن شبکه گیرنده اولویت جدید خود را تعیین می کند.

فکرهایی که باید در اولویت بندی بسته ها قرار بگیرند

برخی از افکار و نکاتی که می توانند در تصمیم گیری در مورد اولویت بندی بسته ها به شما کمک کنند عبارتند از:

• به طور کلی ایده خوبی است دارای مارک های اولویتی توسط دستگاه های نزدیک به منبع داده هستند این بسته ها را تضمین می کند سفر در کل شبکه با اولویت صحیح.
• دستگاه مورد نظر برای علامت گذاری بسته های ورودی همیشه باید سوئیچ باشد. این به دلیل این هست که این دستگاه ها می توانند ترافیک را متعادل کنند و بدین ترتیب بار را با سوییچ های دیگر به اشتراک بگذارید کاهش بار بر روی CPU های آنها.
• ترافیک ورودی تقریباً همیشه بیشتر از مسیری است که در جهت مخالف حرکت می کند. ارائه دهندگان ISP معمولاً پهنای باند کمتری را به ترافیک خروجی مشتریان خود اختصاص می دهند ، و در آنجا (در مسیر شبکه خروجی) QoS نیاز دارد که در درجه اول اعمال شود.
• سیسکو توصیه ای دارد نحوه مشخص کردن بسته ها باید همانطور که در این نمودار نشان داده شده است:

سرانجام ، موفقیت در اجرای QoS همیشه به این بستگی دارد کیفیت خط مشی این امر بر نحوه طبقه بندی ، علامت گذاری و قرار گرفتن بسته ها حاکم است. سیاست باید با دقت تدوین شود برای اجرای QoS موفقیت آمیز باشد.

چه چیزی برای استفاده از QoS نیست

پس از مطالعه در مورد QoS ، به نظر می رسد اکسیر جادویی است که می تواند تمام بیماری های ایجاد کننده تراکم شبکه را درمان کند. خوب ، تا حدودی ، می تواند بیشتر ارتباطات RTP را نرم تر کرده و ظاهراً ترافیک شبکه را ساده تر جلوه دهد. متأسفانه ، برای همه مشکلات شبکه یک راه حل همه جانبه نیست.

QoS هرگز نباید برای اهداف زیر مورد استفاده قرار گیرد:

افزایش پهنای باند

اگرچه QoS کمک می کند تا اولویت بندی بسته های RTP را ساده تر کرده و به نظر برسد که شبکه ناگهان پهنای باند خود را افزایش داد ، اما هرگز نباید چنین تفسیر شود. QoS هرگز نباید به عنوان ابزاری برای “افزایش پهنای باند” مورد استفاده قرار گیرد وقتی تمام کارها این است که از منابع موجود کمی کارآمدتر استفاده کنیم (و به نفع بسته های RTP).

در عوض ، به دنبال ذخیره کردن پرونده ها باشید تا میزان داده های دریافت شده و کاهش یافته را کاهش دهید. اگر این کار نکند ، می تواند به معنای دستیابی به محدوده پهنای باند باشد. هنگامی که یک شرکت به محدوده پهنای باند خود رسید ، تنها کاری که قابل انجام است بیرون رفتن و خرید مقداری بیشتر از آن است – استفاده نکردن از QoS.

لغو قفل شبکه

اگر برنامه های سرکش برای اجرای برنامه باقی مانده و آنها در نهایت به پهنای باند پهنای باند شبکه بپردازند, اجرای QoS راه حل نیست. در حالی که تماسهای اسکایپ در نهایت ممکن است شروع شود ، QoS مشکل اصلی را برطرف نمی کند. سرانجام ، برنامه های سرکش هر چه ممکن است در دسترس باشد بلعیده می شود و مزایای QoS را خسته می کند.

یک راه حل که می تواند در اینجا کار کند این است که برنامه های متناسب با منابع را شکار کنید یا آنها را خاموش کنید یا آنها را دوباره تنظیم کنید بعد از ساعتها اجرا شود.

مجدداً ، هدف اصلی پیکربندی QoS در یک شبکه این است که به دلیل وجود یک شبکه احتقان ، مطمئن شوید که تماس های ویدیویی و صوتی به تاخیر نمی افتند (یا حتی از بین نمی روند). این ابزاری نیست که در واقع می تواند پهنای باند را افزایش دهد. نمی تواند از طریق شبکه مسدود شده تونل شود.

اجرای QoS خوب با بهینه سازی پهنای باند اختصاص داده شده و تسهیل برچسب زدن بسته ها ، کیفیت و سرعت داده های مهم را برای ماموریت بهبود می بخشد ، بنابراین آنها را شناسایی و با توجه به اولویت های اختصاص داده شده آنها. از پهنای باند موجود استفاده می کند. آن را گسترش نمی دهد.

ویژگی های تصویر:

1.  تصویر ویژه جان کارلایل در Unsplash
2.  “ردپای اتومبیل قرمز و سفید در بزرگراه شهری در شب در Röddingsmarkt” توسط CBX. در Unsplash
3.  طراحی شبکه مختلط – ویکی مدیا ، دامنه عمومی
4. “خلاصه تحلیلگر ترافیک خالص جریان” – تصویر گرفته شده در تاریخ 28/05/[year]
5. “توصیه های مارک شروع QoS برای سیسکو” – با تقدیر از Cisco Systems ، Inc. استفاده غیر مجاز مجاز نیست (تصویر ضبط شده در 28/05/[year])