QoS betydning i netværk: Hvad er Qos? (Tutorial)

Servicekvalitet eller QoS er et komplekst emne. Men dets brug er så almindeligt i disse dage, at enhver netværksadministrator skal vide det. QoS blev populært, da flere og flere netværk begyndte at bære data, der skal prioriteres, samtidig med at rekreative netværksbrug blev mere og mere almindeligt.

Vores intention er ikke at gøre dig til QoS-eksperter, men i stedet for ønsker vi at kaste lys over emnet er så meget som en ikke-teknisk måde som muligt.

Kort sagt, vores mål med dette er at besvare følgende spørgsmål: Hvad betyder QoS i netværk, og hvad er det godt for?

Dette er ikke et kursus om QoS teori og implementering. Vi vil ikke vise dig en enkelt switch eller router-kommando. Vores mål er at give dig mulighed for blot at forstå essensen af ​​QoS.

Vi begynder med at afklare, hvad QoS er - og ikke. Derefter stopper vi kort for at diskutere et par værktøjer fra SolarWinds, som du måske vil prøve. Derefter diskuterer vi de forskellige faktorer, der kan påvirke netværkets ydelse. Dette vil føre os til kernen i vores sag: hvordan QoS fungerer. Som du ser, er det meget enklere, end det ser ud. Og inden vi konkluderer, diskuterer vi, hvad der sker, når du ikke bruger QoS, og hvad QoS ikke kan hjælpe dig med.

Hvad er QoS?

Efterhånden som netværksforbruget voksede til at omfatte mere og mere trafik af anden type, og efterhånden som netværkstopningen blev mere og hyppigere og vigtigere, indså ingeniører snart, at de havde brug for en måde at organisere og prioritere Trafik. QoS er ikke en ting, men en kombination af funktioner og teknologier, der arbejder sammen for at opnå det.

Gennem en masse prøve og fejl har vi nu et relativt universelt QoS-system, der kan bruges til pålideligt at sikre, at vigtig trafik får den opmærksomhed, den har brug for.

Et vigtigt aspekt af QoS er, at det skal implementeres fra ende til ende for at være til enhver brug. QoS er indstillet på enhederne - f.eks. Afbrydere og routere - der håndterer trafik. Enhver sådan enhed i datavejen skal have den rigtige QoS-konfiguration, ellers har ting, det ikke har den forventede effekt.

Hver enhed skal også have en QoS-konfiguration, der er kompatibel med de andres. QoS bruger prioriterede markeringer for at udføre sin magi. Du kan nemt forestille dig, hvad der ville ske, hvis en enhed betragter højt prioriteret tal som mere vigtigt, mens en anden gjorde det modsatte.

QoS betydning i netværk

Vi sammenligner ofte netværk med biltrafik, hvor motorveje repræsenterer netværksforbindelser, og køretøjer repræsenterer datapakker. Det er en ret god analogi, da der er mange ligheder mellem de to typer trafik. Sandsynligvis mere end der er forskelle. Vi bruger den samme analogi til at prøve konkret at forklare, hvad QoS er.

Så lad os forestille os en travl motorvej. Det er fredag ​​eftermiddag i rushtiden, og der er masser af biler og lastbiler. Trafikken bevæger sig allerede ret langsomt, men for at gøre det værre, nærmer vi os et kryds og fortsætter på den anden side af dette kryds, er der noget vejarbejde, der foregår, men ikke gør andet end at tilføje til problem. De fleste af jer har mere end sandsynligt været i en sådan situation.

For at hjælpe trafikken med at bevæge sig lidt bedre, er der en trafikchef på det kommende kryds. Han gør sit bedste for at prøve at give hver eneste bilist sin retmæssige andel af vejen. Men selv med hans hjælp bevæger ting sig ikke meget, og som det eller ej, sidder du fast i trafikken.

Derefter, i det fjerne, hører du en ambulancesirene kommer bag dig. Dette er, når trafikføreren i krydset skifter i højt gear.

Han erkender, at ambulancen virkelig skal igennem, og sørger for at lade trafikken foran ambulance gå igennem og for at stoppe modstandere af trafik og sikre, at den kan fortsætte sin rute med så lidt forsinkelse som muligt. I mellemtiden er andre bilister nødt til at vente på deres tur, før de kan genoptage deres rute, når det prioriterede køretøj er passeret.

SolarWinds QoS: De bedste værktøjer!

Inden vi går videre, vil jeg gerne diskutere et par værktøjer fra SolarWinds. Selvom de ikke er direkte relateret til QoS, er begge meget nyttige til at identificere, hvor der er flaskehalse i dine netværk, og hvad der forårsager dem.

De hjælper dig med at vurdere den aktuelle situation, som er det første skridt i at rette problemer generelt og implementere QoS.

SolarWinds 'flagskibsprodukt, the Network Performance Monitor er muligvis et af de bedste SNMP-båndbreddeovervågningsværktøjer. Dette er et værktøj, der vil bruge Simple Network Management Protocol til at kortlægge udviklingen i netværkskredsløbets båndbreddebrug over tid. Softwarens betjeningspanel, dets synspunkter og diagrammer kan tilpasses fuldt ud. Værktøjet kan indstilles med minimal indsats og kan begynde at overvåge næsten umiddelbart efter installationen. NPM kan skalere fra de mindste netværk til enorme netværk med hundreder af enheder spredt over flere steder.

• GRATIS PRØVEVERSION:SolarWinds Network Performance Monitor
• Officiel download:https://www.solarwinds.com/network-performance-monitor/

SolarWinds Network Performance Monitor bruger SNMP til at pollere enheder med regelmæssige intervaller - typisk fem minutter - og læse deres grænsefladetællere.

Derefter beregner brug af båndbredde gemmer det i en database til fremtidig reference og viser grafer, der viser udviklingen i båndbreddebrug over tid. NPM er et kæmpe værktøj med flere ekstra funktioner. For eksempel kan det bygge netværkskort og vise den kritiske sti mellem to enheder.

Prisfastsættelse for Network Performance Monitor starter på omkring $ 3.000. EN 30-dages GRATIS prøveversion er tilgængelig bør du foretrække at prøve produktet, før du køber det.

Det SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer giver administratoren et mere detaljeret overblik over netværkstrafik. Det viser ikke kun brugen af ​​båndbredde i bit pr. Sekund.

• GRATIS PRØVEVERSION:SolarWinds Netflow Traffic Analyzer
• Officiel download: https://www.solarwinds.com/netflow-traffic-analyzer/

Værktøjet giver detaljerede oplysninger om den observerede trafik. Det fortæller dig, hvilken type trafik der er mere udbredt, eller hvilken bruger der bruger mere båndbredde. Det vil også give uvurderlige oplysninger om de forskellige typer trafik - f.eks. Webbrowsing, forretningsapps, telefoni eller streaming video - der transporteres på dit netværk.

Det NetFlow Traffic Analyzer bruger NetFlow-protokollen til at indsamle detaljerede brugsoplysninger fra dine netværksenheder. NetFlow-protokollen er indbygget i mange netværksenheder fra forskellige leverandører. Når de er konfigureret, sender netværksenheder detaljerede oplysninger om hver netværks “samtale” eller flow til en NetFlow-samler og analysator. SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer er en sådan opsamler og analysator.

Hvis du vil prøve produktet, før du forpligter dig til at købe det, a gratis 30-dages prøveversion kan downloades fra SolarWinds. Dette er en fuldt udstyret version, der ikke har nogen begrænsning, men tid.

Faktorer, der påvirker netværkets ydelse

I et typisk netværk kan datalevering påvirkes af flere faktorer. Vi har udarbejdet en liste over de primære faktorer, der kan påvirke netværkets ydelse.

Lav gennemstrømning

Dette har at gøre med et netværkslink kapacitet. Nogle kan håndtere mere trafik end andre. Det måles normalt i bit - eller ofte kilo eller megabits - pr. Sekund. Hvis du overskrider linkets kapacitet, vil overbelastning forekomme, og ydelsen forringes.

Tabte pakker

Pakker kan droppes af netværksenheder af flere grunde. Måske blev de ødelagte i transit og kan ikke længere genkendes. Men mere almindeligt tabes pakker, når de ankommer til en enhed, hvis buffere allerede er fulde. Den modtagende applikation vil normalt indse, at nogle data mangler og anmode om deres videresendelse, hvilket vil medføre yderligere forsinkelser og ydelsesforringelse.

fejl

Støj og interferens kan ødelægge data. Dette gælder især i trådløs kommunikation og over lange kobberledninger. Når der opdages fejl, vil den modtagende applikation bede om, at de manglende data videresendes, hvilket igen ødelægger ydelsen.

Reaktionstid

Latency har at gøre med netværksenheder, som står i kø, før de sendes ud. Det kan også ske, når der bruges længere ruter for at undgå overbelastning. Det bør ikke forveksles med gennemstrømning. Med latenstid kan forsinkelsen opbygges over tid, selvom gennemstrømningen er tilstrækkelig.

jitter

Jitter er defineret som en variation i den forsinkelse, det tager for hver datapakke at nå sin destination. Det sker af forskellige grunde. For eksempel kan to pakker tage forskellige ruter. Konsekvensen er, at når jitter bliver for høj, kan pakker ankomme ude af rækkefølge til deres destination. Hvis pakkerne er en del af et Word-dokument, vil de blive omordnet korrekt, og ingen vil blive berørt, men hvis vi taler om tale eller streaming af videodata, kan det forårsage alle mulige problemer.

Som vi lige har set, vil nogle typer trafik - såsom tale eller streaming video - blive mere påvirket af ydelsesproblemer. Dette er grunden til, at forskellige trafik har brug for forskellig håndtering, og hvorfor der findes QoS.

Sådan fungerer QoS

Før vi begynder, vil jeg gerne sige et par ting. For det første er jeg ikke en netværksingeniør. For det andet er målet med denne forklaring ikke at være helt nøjagtig. Jeg overbevisende overforenkler ting og endda måske vrider virkeligheden i et vist omfang for at gøre dette afsnit lettere at fordøje. Mit mål er at give dig en generel idé om, hvordan det fungerer, ikke at træne dig i QoS-konfiguration.

QoS fungerer ved at identificere, hvad trafik er mere "vigtig" og ved at prioritere den trafik i hele netværket. Der er ingen "gyldne regel" om, hvad trafik er vigtigere end andre. Naturligvis vil en del trafik - såsom tale eller streaming video - normalt blive betragtet som vigtig, simpelthen fordi den ikke fungerer korrekt, når du lider af ydelsesforringelse. Nogle trafik - såsom webbrowsing i mange organisationer - betragtes som uvigtige og vil derfor ikke blive prioriteret.

Der er to komponenter til QoS. Først skal trafikken klassificeres og markeres. Selvom der er flere måder, hvor trafik kan markeres, er differentierede tjenester de mest udbredte i dag. Dette er den, vi vil detaljeret om kort tid. Den anden komponent er køen, der vil sikre, at prioritetsdata transmitteres med så lidt forsinkelser som muligt. Kø foregår på netværksenhederne i henhold til Differentiated Services-markeringer.

Differentierede tjenester, eller DiffServ, bruger en seks-bit-kode i overskriften på hver pakket for at markere er i henhold til flere klasser med stigende prioritet. Denne markering omtales som kodenummer for differentierende tjenester eller DSCP. Typiske DSCP-værdier spænder fra 0, den mindst vigtige trafik til 48, den vigtigste.

Klassificering og mærkning

For at netværkstrafik skal håndteres korrekt i henhold til dens prioritet, skal den først klassificeres og markeres korrekt. Markering kan ske lige ved kilden. For eksempel er det ikke ualmindeligt, at IP-telefonsæt markerer deres trafik som DSCP 46, en høj prioritetsværdi. For trafik, der ikke er markeret ved kilden, er tingene en smule mere kompliceret.

Umærket trafik findes ikke faktisk med DiffServ. Som standard er al trafik markeret DSCP 0, den laveste prioritet. Det er op til den første netværksenhed, der håndterer trafikken - normalt en switch - for at markere den. Hvordan gøres det? Mest gennem ACL'er.

ACL'er eller adgangskontrollister er en funktion i de fleste netværksudstyr, der kan bruges til at identificere trafik. Som deres navn antyder, blev de oprindeligt brugt som et middel til at kontrollere adgangen. ACL'er identificerer trafik baseret på flere kriterier. Blandt dem, jo ​​mere almindeligt er IP-adressen til kilden og destinationen og kilden og destinationsportnummeret. Gennem årene er ACL'er blevet mere og mere raffinerede og kan nu bruges til præcist at vælge en meget specifik trafik.

For ACL'er, der bruges til at indsætte QoS-markeringer, specificerer reglerne ikke kun, hvordan man genkender trafik, men også hvilken DSCP-værdi, der skal markeres med.

Stå i kø

Nu, hvor trafikken er markeret, er det eneste, der er tilbage, at prioritere den i henhold til dens markering. Dette opnås normalt ved at bruge flere køer med stigende prioritet. Selvom DSCP-værdier er 6-bit brede og derfor kan variere fra 0 til 63, bruger netværksudstyr sjældent så mange køer. Det er typisk for de fleste netværksudstyr at bruge fra tre til syv køer, hvor fem er det mest almindelige nummer. Med fem køer og over 60 markeringer har du bestemt regnet med, at der går mere end en DSCP-værdi i hver kø.

Køen med den laveste prioritet, der ofte kaldes best-indsatsen eller BE-køen, er den, der får mindst opmærksomhed fra routingmotoren. Omvendt får den højeste prioriterede kø, som vi ofte kalder realtid eller RT, mest opmærksomhed. Dette sikrer, at “vigtig” trafik dirigeres eller skiftes i prioritet. Naturligvis betyder dette også, at bedste indsats kan blive alvorligt forsinket og måske endda aldrig blive leveret. Dette er noget, du skal huske på, når du klassificerer og markerer trafikken med den bedste indsats

Konsekvenser af ikke at bruge QoS

Konsekvenserne af ikke at bruge QoS varierer meget. For eksempel, hvis dit netværk ikke bærer nogen meget følsom trafik som IP-telefoni eller streaming video, kan det at bruge QoS muligvis ikke gøre nogen forskel. Dette gælder især, når dine nuværende trafikniveauer er lave. I en situation med lav trafik bringer QoS faktisk næsten ingen fordel. Hvis vi går tilbage til vores motorvejsanalogi. Hvis ambulancen er alene på en 5-felts motorvej, behøver den ikke at blive prioriteret.

Men i situationer, hvor dit netværk lider af nogen - eller mange - problemer, såsom overforbrug og overbelastning, vil fraværet af QoS føre til alle mulige problemer. For trafik, der kræver transmission i realtid eller nær realtid - såsom IP-telefoni, kan det for eksempel være årsagen til forvirret, hakket eller uforståelig lyd. Video streaming vil også blive påvirket, hvilket resulterer i overdreven buffering under afspilning.

Men selv andre tjenester kan lide under fraværet af QoS. Forestil dig, at en virksomheds netværksbruger forsøger at få adgang til et vigtigt webbaseret regnskabssystem, mens hundreder af brugere samtidig er på frokostpausen og surfer på Internettet. Dette kan gøre regnskabsprogrammet ubrugelig, medmindre dens trafik er korrekt prioriteret ved hjælp af QoS.

QoS løser ikke alt

Men så godt som det er, er implementering af QoS ikke løsningen på ethvert problem. Netværksadministratorer har en tendens til at tro, at implementering af QoS vil frigøre dem for behovet for at tilføje båndbredde. Det er korrekt, at implementering af QoS vil medføre en øjeblikkelig og meget tilsyneladende forbedring af driften af ​​højprioriteret trafik. Det vil også forringe et med lavere prioritet.

QoS vil tage sig af midlertidig netværkstopning og det vil sikre, at forretningskritiske tjenester fortsætter med at fungere korrekt, mens der er overbelastning, men det stopper ikke det. Du skal stadig overvåge netværksbrug og have et kapacitetsplanlægningsprogram på plads.

Konklusion

QoS skal være en del af enhver organisations netværksstrategi, men det bør ikke være det eneste punkt. Men mere end noget andet skal ekstrem omhu bruges ved planlægning og opsætning af QoS. Selvom det kan udføre små mirakler, når det anvendes korrekt, kan det gøre situationen meget værre for visse brugere. Og inden du implementerer QoS, skal overvågningsværktøjer også indføres for at vurdere situationen. De samme værktøjer vil også være uvurderlige efter implementering.