QoS-Bedeutung im Netzwerk: Was ist Qos? (Lernprogramm)

Quality of Service (QoS) ist ein komplexes Thema. Aber seine Verwendung ist heutzutage so verbreitet, dass jeder Netzwerkadministrator davon erfahren sollte. QoS wurde populär, da immer mehr Netzwerke Daten transportierten, die priorisiert werden mussten, während gleichzeitig die Nutzung von Freizeitnetzwerken immer häufiger wurde.

Wir möchten Sie nicht zu QoS-Experten machen, sondern möchten das Thema so wenig wie möglich auf nicht-technische Weise beleuchten.

Einfach ausgedrückt ist es unser Ziel, die folgende Frage zu beantworten: Was bedeutet die QoS im Netzwerk und wozu ist sie gut?

Dies ist kein Kurs zur QoS-Theorie und -Implementierung. Wir zeigen Ihnen keinen einzigen Switch- oder Router-Befehl. Unser Ziel ist es, Ihnen zu ermöglichen, die Essenz von QoS einfach zu erfassen.

Wir werden zunächst klären, was QoS ist - und was nicht. Danach machen wir eine kurze Pause, um einige Tools von SolarWinds zu besprechen, die Sie möglicherweise ausprobieren möchten. Anschließend werden die verschiedenen Faktoren erläutert, die sich auf die Netzwerkleistung auswirken können. Dies bringt uns zum Kern unserer Angelegenheit: wie QoS funktioniert. Wie Sie sehen werden, ist es viel einfacher als es scheint. Bevor wir zum Schluss kommen, werden wir diskutieren, was passiert, wenn Sie QoS nicht verwenden und bei welchem ​​QoS Sie nicht helfen können.

Was ist QoS?

Mit zunehmender Netzwerknutzung wurde immer mehr Verkehr unterschiedlichen Typs und mit zunehmender Netzwerküberlastung und häufiger und wichtiger erkannten die Ingenieure bald, dass sie einen Weg brauchten, um zu organisieren und Prioritäten zu setzen der Verkehr. QoS ist nicht eine Sache, sondern eine Kombination von Funktionen und Technologien, die zusammenarbeiten, um dies zu erreichen.

Durch viele Versuche und Irrtümer verfügen wir jetzt über ein relativ universelles QoS-System, mit dem zuverlässig sichergestellt werden kann, dass wichtiger Datenverkehr die erforderliche Aufmerksamkeit erhält.

Ein wichtiger Aspekt von QoS ist, dass es von Ende zu Ende implementiert werden muss, um von Nutzen zu sein. QoS wird auf den Geräten wie Switches und Routern eingerichtet, die den Datenverkehr verarbeiten. Ein solches Gerät im Datenpfad muss die richtige QoS-Konfiguration haben, sonst hat es nicht die erwartete Wirkung.

Außerdem muss jedes Gerät über eine QoS-Konfiguration verfügen, die mit den anderen kompatibel ist. “ QoS verwendet Prioritätsmarkierungen, um seine Magie zu verwirklichen. Sie können sich leicht vorstellen, was passieren würde, wenn ein Gerät eine höhere Priorität als wichtiger erachtet, während ein anderes das Gegenteil tut.

QoS-Bedeutung im Netzwerk

Wir vergleichen häufig das Netzwerk mit dem Fahrzeugverkehr, wobei Autobahnen Netzwerkverbindungen und Fahrzeuge Datenpakete darstellen. Dies ist eine ziemlich gute Analogie, da es viele Ähnlichkeiten zwischen den beiden Verkehrstypen gibt. Wahrscheinlich mehr als es Unterschiede gibt. Wir werden dieselbe Analogie verwenden, um zu versuchen, konkret zu erklären, was QoS ist.

Stellen wir uns also eine viel befahrene Autobahn vor. Es ist Freitagnachmittag zur Hauptverkehrszeit und es gibt viele Autos und Lastwagen. Der Verkehr bewegt sich bereits recht langsam, aber um die Sache noch schlimmer zu machen, nähern wir uns einer Kreuzung und weiter Auf der anderen Seite dieser Kreuzung finden einige Straßenarbeiten statt, bei denen nur die Problem. Die meisten von Ihnen waren höchstwahrscheinlich in einer solchen Situation.

Um den Verkehr ein wenig besser zu bewegen, befindet sich an der nächsten Kreuzung ein Verkehrspolizist. Er tut sein Bestes, um jedem Autofahrer seinen gerechten Anteil an der Straße zu geben. Aber selbst mit seiner Hilfe bewegen sich die Dinge nicht viel und ob es Ihnen gefällt oder nicht, Sie stecken im Verkehr.

Dann hören Sie in der Ferne die Sirene eines Krankenwagens hinter sich. Dies ist der Zeitpunkt, an dem der Verkehrspolizist an der Kreuzung einen hohen Gang einlegt.

Als er erkennt, dass der Krankenwagen wirklich durchfahren muss, lässt er den Verkehr vor dem Krankenwagen fahren durch und stoppen den Gegenverkehr, um sicherzustellen, dass er seine Route mit so wenig Verzögerung wie möglich fortsetzen kann möglich. In der Zwischenzeit müssen andere Autofahrer warten, bis sie an die Reihe kommen, bevor sie ihre Route wieder aufnehmen können, sobald das Prioritätsfahrzeug vorbeigefahren ist.

SolarWinds QoS: Die besten Tools!

Bevor wir weiter gehen, möchte ich einige Tools von SolarWinds diskutieren. Obwohl sie nicht direkt mit QoS zusammenhängen, sind beide sehr nützlich, um festzustellen, wo Engpässe in Ihren Netzwerken bestehen und was sie verursacht.

Sie helfen Ihnen bei der Beurteilung der aktuellen Situation. Dies ist der erste Schritt zur Behebung von Problemen im Allgemeinen und zur Implementierung von QoS.

Das Flaggschiff von SolarWinds, das Netzwerkleistungsmonitor ist möglicherweise eines der besten Tools zur Überwachung der SNMP-Bandbreite. Dies ist ein Tool, das das Simple Network Management Protocol verwendet, um die Entwicklung der Bandbreitennutzung von Netzwerkschaltungen im Zeitverlauf grafisch darzustellen. Das Dashboard, die Ansichten und Diagramme der Software können vollständig angepasst werden. Das Tool kann mit minimalem Aufwand eingerichtet werden und kann fast unmittelbar nach der Installation mit der Überwachung beginnen. NPM kann mit Hunderten von Geräten, die auf mehrere Standorte verteilt sind, von den kleinsten bis zu den großen Netzwerken skaliert werden.

• KOSTENLOSE TESTPHASE:SolarWinds Network Performance Monitor
• Offizieller Download:https://www.solarwinds.com/network-performance-monitor/

Der SolarWinds Network Performance Monitor verwendet SNMP, um Geräte in regelmäßigen Abständen - normalerweise fünf Minuten - abzufragen und ihre Schnittstellenzähler zu lesen.

Anschließend wird die Bandbreitennutzung berechnet, die zur späteren Bezugnahme in einer Datenbank gespeichert wird, und es werden Diagramme angezeigt, die die zeitliche Entwicklung der Bandbreitennutzung zeigen. NPM ist ein riesiges Tool mit mehreren zusätzlichen Funktionen. Beispielsweise kann es Netzwerkkarten erstellen und den kritischen Pfad zwischen zwei Geräten anzeigen.

Die Preise für den Network Performance Monitor beginnen bei rund 3.000 US-Dollar. EIN Eine 30-tägige KOSTENLOSE Testversion ist verfügbar sollten Sie es vorziehen, das Produkt vor dem Kauf auszuprobieren.

Das SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer gibt dem Administrator eine detailliertere Ansicht des Netzwerkverkehrs. Es wird nicht nur die Bandbreitennutzung in Bit pro Sekunde angezeigt.

• KOSTENLOSE TESTPHASE:SolarWinds Netflow Traffic Analyzer
• Offizieller Download: https://www.solarwinds.com/netflow-traffic-analyzer/

Das Tool bietet detaillierte Informationen zum beobachteten Verkehr. Hier erfahren Sie, welche Art von Datenverkehr häufiger auftritt oder welcher Benutzer mehr Bandbreite verwendet. Es bietet auch wertvolle Informationen zu den verschiedenen Arten von Datenverkehr, z. B. Surfen im Internet, Geschäftsanwendungen, Telefonie oder Video-Streaming, die in Ihrem Netzwerk übertragen werden.

Das NetFlow Traffic Analyzer Verwendet das NetFlow-Protokoll, um detaillierte Nutzungsinformationen von Ihren Netzwerkgeräten zu sammeln. Das NetFlow-Protokoll ist in viele Netzwerkgeräte verschiedener Hersteller integriert. Bei der Konfiguration senden Netzwerkgeräte detaillierte Informationen zu jeder Netzwerkkonversation oder jedem Netzwerkfluss an einen NetFlow-Kollektor und -Analysator. Der SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer ist ein solcher Kollektor und Analysator.

Wenn Sie das Produkt vor dem Kauf ausprobieren möchten, a kostenlose 30-Tage-Testversion kann von SolarWinds heruntergeladen werden. Dies ist eine voll funktionsfähige Version, die nur zeitlich begrenzt ist.

Faktoren, die die Netzwerkleistung beeinflussen

In einem typischen Netzwerk kann die Datenübertragung durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden. Wir haben eine Liste der wichtigsten Faktoren zusammengestellt, die die Netzwerkleistung beeinflussen können.

Niedriger Durchsatz

Dies hängt mit der Kapazität einer Netzwerkverbindung zusammen. Einige können mehr Verkehr verarbeiten als andere. Sie wird normalerweise in Bit - oder oft in Kilo oder Megabit - pro Sekunde gemessen. Wenn Sie die Kapazität des Links überschreiten, tritt eine Überlastung auf und die Leistung wird beeinträchtigt.

Verworfene Pakete

Pakete können aus verschiedenen Gründen von Netzwerkgeräten verworfen werden. Vielleicht wurden sie während des Transits beschädigt und können nicht mehr erkannt werden. Häufiger werden Pakete jedoch verworfen, wenn sie auf einem Gerät ankommen, dessen Puffer bereits voll sind. Die empfangende Anwendung erkennt normalerweise, dass einige Daten fehlen, und fordert ihre erneute Übertragung an, was zu zusätzlichen Verzögerungen und Leistungseinbußen führt.

Fehler

Rauschen und Interferenzen können Daten beschädigen. Dies gilt insbesondere für die drahtlose Kommunikation und über lange Kupferdrähte. Wenn Fehler erkannt werden, fordert die empfangende Anwendung die erneute Übertragung der fehlenden Daten an, wodurch die Leistung erneut beeinträchtigt wird.

Latenz

Die Latenz hat mit Netzwerkgeräten zu tun, die Daten vor dem Versenden in die Warteschlange stellen. Dies kann auch passieren, wenn längere Routen verwendet werden, um eine Überlastung zu vermeiden. Es sollte nicht mit dem Durchsatz verwechselt werden. Mit der Latenz kann sich die Verzögerung im Laufe der Zeit aufbauen, selbst wenn der Durchsatz ausreichend ist.

Jitter

Jitter ist definiert als eine Variation der Verzögerung, die jedes Datenpaket benötigt, um sein Ziel zu erreichen. Es passiert aus verschiedenen Gründen. Beispielsweise können zwei Pakete unterschiedliche Routen nehmen. Die Folge ist, dass Pakete, wenn der Jitter zu hoch wird, nicht in der richtigen Reihenfolge an ihrem Ziel ankommen können. Wenn die Pakete Teil eines Word-Dokuments sind, werden sie korrekt neu angeordnet und niemand ist betroffen. Wenn es sich jedoch um Sprach- oder Streaming-Videodaten handelt, kann dies zu allen möglichen Problemen führen.

Wie wir gerade gesehen haben, sind einige Arten von Datenverkehr - wie z. B. Sprache oder Video-Streaming - stärker von Leistungsproblemen betroffen. Dies ist der Grund, warum unterschiedlicher Datenverkehr unterschiedliche Behandlung erfordert und warum QoS vorhanden ist.

Wie QoS funktioniert

Bevor wir beginnen, möchte ich einige Dinge erwähnen. Erstens bin ich kein Netzwerktechniker. Zweitens ist das Ziel dieser Erklärung nicht, absolut genau zu sein. Ich vereinfache die Dinge wissentlich zu stark und verdrehe vielleicht sogar die Realität bis zu einem gewissen Grad, um diesen Abschnitt leichter verdaulich zu machen. Mein Ziel ist es, Ihnen eine allgemeine Vorstellung davon zu geben, wie es funktioniert, und Sie nicht in der QoS-Konfiguration zu schulen.

QoS ermittelt, welcher Datenverkehr „wichtiger“ ist, und priorisiert diesen Datenverkehr im gesamten Netzwerk. Es gibt keine „goldene Regel“, welcher Verkehr wichtiger ist als andere. Offensichtlich wird ein Teil des Datenverkehrs - wie z. B. Sprache oder Video-Streaming - normalerweise als wichtig angesehen, da er bei Leistungseinbußen nicht ordnungsgemäß funktioniert. Ein Teil des Datenverkehrs - wie das Surfen im Internet in vielen Organisationen - wird als unwichtig angesehen und daher nicht priorisiert.

QoS besteht aus zwei Komponenten. Zunächst muss der Verkehr klassifiziert und markiert werden. Obwohl es verschiedene Möglichkeiten gibt, den Verkehr zu kennzeichnen, sind differenzierte Dienste heute am weitesten verbreitet. Dies ist die, die wir in Kürze detaillieren werden. Die zweite Komponente ist die Warteschlange, die sicherstellt, dass Prioritätsdaten mit möglichst geringen Verzögerungen übertragen werden. Die Warteschlange wird auf den Netzwerkgeräten gemäß den Markierungen für differenzierte Dienste ausgeführt.

Differentiated Services (DiffServ) verwenden einen 6-Bit-Code im Header jedes zu markierenden gepackten Codes, der mehreren Klassen mit zunehmender Priorität entspricht. Diese Kennzeichnung wird als DSCP (Differentiating Services Code Point) bezeichnet. Typische DSCP-Werte reichen von 0, dem am wenigsten wichtigen Verkehr, bis 48, dem wichtigsten.

Klassifizierung und Kennzeichnung

Damit der Netzwerkverkehr entsprechend seiner Priorität korrekt behandelt werden kann, muss er zuerst klassifiziert und entsprechend gekennzeichnet werden. Die Markierung kann direkt an der Quelle erfolgen. Beispielsweise ist es nicht ungewöhnlich, dass IP-Telefonapparate ihren Datenverkehr als DSCP 46 markieren, einen Wert mit hoher Priorität. Für Verkehr, der nicht an der Quelle markiert ist, sind die Dinge etwas komplizierter.

Nicht markierter Datenverkehr ist mit DiffServ nicht vorhanden. Standardmäßig ist der gesamte Datenverkehr mit DSCP 0 markiert, der niedrigsten Priorität. Es ist Sache des ersten Netzwerkgeräts, das den Datenverkehr verarbeitet - normalerweise ein Switch -, ihn zu markieren. Wie wird es gemacht? Meistens über ACLs.

ACLs oder Zugriffssteuerungslisten sind eine Funktion der meisten Netzwerkgeräte, mit denen der Datenverkehr identifiziert werden kann. Wie der Name schon sagt, wurden sie ursprünglich als Mittel zur Zugriffskontrolle verwendet. ACLs identifizieren den Datenverkehr anhand mehrerer Kriterien. Unter diesen sind die Quell- und Ziel-IP-Adresse sowie die Quell- und Zielportnummer am häufigsten. Im Laufe der Jahre wurden ACLs immer weiter verfeinert und können nun zur präzisen Auswahl eines ganz bestimmten Datenverkehrs verwendet werden.

Bei ACLs, die zum Einfügen von QoS-Markierungen verwendet werden, legen die Regeln nicht nur fest, wie der Datenverkehr erkannt wird, sondern auch, mit welchem ​​DSCP-Wert er markiert werden soll.

Anstehen

Nachdem der Verkehr markiert ist, müssen Sie ihn nur noch entsprechend seiner Markierung priorisieren. Dies wird normalerweise erreicht, indem mehrere Warteschlangen mit zunehmender Priorität verwendet werden. Obwohl DSCP-Werte 6 Bit breit sind und daher zwischen 0 und 63 liegen können, verwenden Netzwerkgeräte selten so viele Warteschlangen. Es ist typisch für die meisten Netzwerkgeräte, drei bis sieben Warteschlangen zu verwenden, wobei fünf die häufigste Nummer ist. Mit fünf Warteschlangen und über 60 Markierungen haben Sie sicherlich festgestellt, dass in jeder Warteschlange mehr als ein DSCP-Wert enthalten ist.

Die Warteschlange mit der niedrigsten Priorität, die häufig als Best-Effort- oder BE-Warteschlange bezeichnet wird, wird von der Routing-Engine am wenigsten beachtet. Umgekehrt wird die Warteschlange mit der höchsten Priorität, die wir oft als Echtzeit oder RT bezeichnen, am meisten beachtet. Dies stellt sicher, dass „wichtiger“ Verkehr vorrangig weitergeleitet oder umgeschaltet wird. Dies bedeutet natürlich auch, dass Best-Effort ernsthaft verzögert und vielleicht sogar nie erreicht werden kann. Dies ist zu beachten, wenn Sie den bestmöglichen Datenverkehr klassifizieren und markieren

Folgen der Nichtverwendung von QoS

Die Konsequenzen der Nichtverwendung von QoS sind sehr unterschiedlich. Wenn Ihr Netzwerk beispielsweise keinen hochsensiblen Datenverkehr wie IP-Telefonie oder Video-Streaming überträgt, macht die Nichtverwendung von QoS möglicherweise keinen Unterschied. Dies gilt insbesondere dann, wenn Ihr aktuelles Verkehrsaufkommen niedrig ist. In einer Situation mit wenig Verkehr bringt QoS fast keinen Nutzen. Wenn wir zu unserer Autobahnanalogie zurückkehren. Wenn sich der Krankenwagen allein auf einer 5-spurigen Autobahn befindet, muss er nicht priorisiert werden.

In Situationen, in denen Ihr Netzwerk unter einigen oder vielen Problemen wie Überlastung und Überlastung leidet, führt das Fehlen von QoS zu allen möglichen Problemen. Für Datenverkehr, der eine Übertragung in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit erfordert, wie z. B. IP-Telefonie, kann dies beispielsweise die Ursache für verstümmeltes, gehacktes oder unverständliches Audio sein. Das Video-Streaming wäre ebenfalls betroffen, was zu einer übermäßigen Pufferung während der Wiedergabe führen würde.

Aber auch andere Dienste könnten unter dem Fehlen von QoS leiden. Stellen Sie sich vor, ein Benutzer eines Unternehmensnetzwerks versucht, auf ein wichtiges webbasiertes Buchhaltungssystem zuzugreifen, während gleichzeitig Hunderte von Benutzern in der Mittagspause sind und viel im Internet surfen. Dies könnte die Buchhaltungsanwendung unbrauchbar machen, es sei denn, der Datenverkehr wird mithilfe von QoS korrekt priorisiert.

QoS wird nicht alles reparieren

So gut es auch ist, die Implementierung von QoS ist nicht die Lösung für jedes Problem. Netzwerkadministratoren neigen dazu zu glauben, dass die Implementierung von QoS sie von der Notwendigkeit befreit, Bandbreite hinzuzufügen. Zwar führt die Implementierung von QoS zu einer sofortigen und sehr offensichtlichen Verbesserung des Betriebs von Verkehr mit hoher Priorität. Es wird auch die niedrigere Priorität eins verschlechtern.

QoS kümmert sich um die vorübergehende Überlastung des Netzwerks und stellt sicher, dass geschäftskritische Dienste während der Überlastung weiterhin ordnungsgemäß funktionieren, aber nicht gestoppt werden. Sie müssen weiterhin die Netzwerknutzung überwachen und über ein Kapazitätsplanungsprogramm verfügen.

Fazit

QoS sollte Teil der Netzwerkstrategie eines Unternehmens sein, aber nicht das einzige Element. Vor allem aber sollte bei der Planung und Einrichtung der QoS äußerste Sorgfalt angewendet werden. Während es bei richtiger Anwendung kleine Wunder bewirken kann, kann es die Situation für bestimmte Benutzer erheblich verschlechtern. Bevor Sie QoS implementieren, sollten auch Überwachungstools eingerichtet werden, um die Situation zu bewerten. Dieselben Tools werden auch nach der Implementierung von unschätzbarem Wert sein.