Significato di QoS in rete: che cos'è Qos? (Tutorial)

La qualità del servizio o QoS è un argomento complesso. Ma il suo uso è così comune in questi giorni che ogni amministratore di rete dovrebbe saperlo. Il QoS è diventato popolare quando sempre più reti hanno iniziato a trasportare dati che devono essere prioritari, mentre allo stesso tempo l'utilizzo della rete ricreativa stava diventando sempre più comune.

La nostra intenzione non è quella di farvi esperti di QoS ma, invece, vogliamo far luce sull'argomento in modo il più non tecnico possibile.

Per dirla semplicemente, il nostro obiettivo è quello di rispondere alla seguente domanda: Qual è il significato di QoS nella rete e a cosa serve?

Questo non è un corso sulla teoria e l'implementazione di QoS. Non ti mostreremo un singolo comando o comando del router. Il nostro obiettivo è consentirti di cogliere semplicemente l'essenza di QoS.

Inizieremo chiarendo cos'è la QoS e non lo è. Dopodiché, faremo una breve pausa per discutere di alcuni strumenti di SolarWind che potresti voler provare. Quindi, discuteremo i diversi fattori che possono influenzare le prestazioni della rete. Questo ci porterà al nocciolo della nostra questione: come funziona la QoS. Come vedrai, è molto più semplice di quanto sembri. E prima di concludere, discuteremo di cosa succede quando non usi QoS e di quali QoS non ti può aiutare.

Che cos'è QoS?

Man mano che l'utilizzo della rete cresceva per includere sempre più traffico di diverso tipo e con l'aumentare della congestione della rete e più frequenti e importanti, gli ingegneri si resero presto conto di aver bisogno di un modo per organizzare e stabilire le priorità traffico. QoS non è una cosa, ma una combinazione di funzionalità e tecnologie che lavorano insieme per raggiungere questo obiettivo.

Attraverso molti tentativi ed errori, ora disponiamo di un sistema QoS relativamente universale che può essere utilizzato per garantire in modo affidabile che il traffico importante riceva l'attenzione di cui ha bisogno.

Un aspetto importante di QoS è che deve essere implementato da un capo all'altro per essere di qualsiasi utilità. QoS è impostato sui dispositivi, come switch e router, che gestiscono il traffico. Qualsiasi dispositivo del genere nel percorso dati deve avere la configurazione QoS corretta, altrimenti le cose che non avranno l'effetto previsto.

Inoltre, ogni dispositivo deve avere una configurazione QoS compatibile con gli altri ". QoS utilizza contrassegni prioritari per realizzare la sua magia. Puoi facilmente immaginare cosa succederebbe se un dispositivo considerasse la figura a priorità più alta più importante mentre un altro faceva il contrario.

QoS Significato in rete

Spesso confrontiamo la rete con il traffico veicolare in cui le autostrade rappresentano collegamenti di rete e veicoli rappresentano pacchetti di dati. È un'analogia piuttosto buona in quanto vi sono molte somiglianze tra i due tipi di traffico. Probabilmente più di quanto ci siano differenze. Useremo la stessa analogia per cercare di spiegare concretamente cos'è il QoS.

Quindi, immaginiamo un'autostrada trafficata. È venerdì pomeriggio nelle ore di punta e ci sono molte macchine e camion. Il traffico si sta già muovendo abbastanza lentamente ma, per peggiorare le cose, ci stiamo avvicinando a un incrocio e, su dall'altra parte di quell'incrocio, ci sono alcuni lavori stradali in corso, che non fanno altro che aggiungere alla problema. Molti di voi si sono probabilmente trovati in una situazione del genere.

Per cercare di aiutare un po 'meglio il traffico, c'è un poliziotto al prossimo incrocio. Fa del suo meglio per cercare di dare a tutti gli automobilisti la giusta parte della strada. Ma anche con il suo aiuto, le cose non si muovono molto e, piaccia o no, sei bloccato nel traffico.

Poi, in lontananza, senti la sirena di un'ambulanza proveniente da dietro di te. Questo è quando il poliziotto del traffico all'incrocio cambia in marcia alta.

Riconoscendo che l'ambulanza ha davvero bisogno di passare, si assicura di lasciare il traffico di fronte l'ambulanza attraversa e ferma il traffico opposto, assicurando che possa continuare il suo percorso con il minor ritardo possibile possibile. Nel frattempo, altri automobilisti devono attendere il loro turno prima di poter riprendere il percorso una volta superato il veicolo prioritario.

QoS di SolarWinds: i migliori strumenti!

Prima di andare oltre, vorrei discutere alcuni strumenti di SolarWinds. Sebbene non siano direttamente correlati a QoS, entrambi sono molto utili per identificare dove ci sono strozzature nelle reti e cosa li sta causando.

Ti aiuteranno a valutare la situazione attuale, che è il primo passo per correggere i problemi in generale e implementare la QoS.

Il prodotto di punta di SolarWinds, il Network Performance Monitor è probabilmente uno dei migliori strumenti di monitoraggio della larghezza di banda SNMP. Questo è uno strumento che utilizzerà il Simple Network Management Protocol per rappresentare graficamente l'evoluzione dell'utilizzo della larghezza di banda dei circuiti di rete nel tempo. La dashboard del software, le sue visualizzazioni e i grafici sono completamente personalizzabili. Lo strumento può essere impostato con il minimo sforzo e può iniziare il monitoraggio quasi immediatamente dopo l'installazione. L'NPM può scalare dalle reti più piccole a quelle enormi con centinaia di dispositivi distribuiti su più siti.

• PROVA GRATUITA:SolarWinds Network Performance Monitor
• Download ufficiale:https://www.solarwinds.com/network-performance-monitor/

SolarWinds Network Performance Monitor utilizza SNMP per eseguire il polling dei dispositivi a intervalli regolari, in genere cinque minuti, e leggere i contatori delle loro interfacce.

Quindi calcola l'utilizzo della larghezza di banda che lo memorizza in un database per riferimento futuro e visualizza grafici che mostrano l'evoluzione dell'utilizzo della larghezza di banda nel tempo. NPM è un enorme strumento con diverse funzionalità extra. Ad esempio, può creare mappe di rete e visualizzare il percorso critico tra due dispositivi.

I prezzi per Network Performance Monitor partono da circa $ 3.000. UN È disponibile una versione di prova GRATUITA di 30 giorni se preferisci provare il prodotto prima di acquistarlo.

Il Analizzatore del traffico NetFlow di SolarWinds offre all'amministratore una visione più dettagliata del traffico di rete. Non mostra solo l'utilizzo della larghezza di banda in bit al secondo.

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• Download ufficiale: https://www.solarwinds.com/netflow-traffic-analyzer/

Lo strumento fornisce informazioni dettagliate sul traffico osservato. Ti dirà quale tipo di traffico è più diffuso o quale utente utilizza più larghezza di banda. Fornirà inoltre informazioni preziose sui diversi tipi di traffico, come la navigazione Web, le app aziendali, la telefonia o i video in streaming, che vengono trasportati sulla rete.

Il NetFlow Traffic Analyzer utilizza il protocollo NetFlow per raccogliere informazioni dettagliate sull'utilizzo dai dispositivi di rete. Il protocollo NetFlow è integrato in molti dispositivi di rete di vari fornitori. Quando configurati, i dispositivi di rete inviano informazioni dettagliate su ogni "conversazione" o flusso di rete a un raccoglitore e analizzatore NetFlow. SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer è uno di questi raccoglitori e analizzatori.

Se si desidera provare il prodotto prima di impegnarsi ad acquistarlo, a versione di prova gratuita di 30 giorni può essere scaricato da SolarWinds. Questa è una versione completa che non ha limiti ma tempo.

Fattori che influenzano le prestazioni della rete

In una rete tipica, la consegna dei dati può essere influenzata da diversi fattori. Abbiamo compilato un elenco dei fattori principali che possono influire sulle prestazioni della rete.

Bassa produttività

Ciò ha a che fare con la capacità di un collegamento di rete. Alcuni possono gestire più traffico di altri. Di solito è misurato in Bit - o spesso chilo o megabit - al secondo. Se superi la capacità del collegamento, si verificherà una congestione e le prestazioni verranno ridotte.

Pacchetti abbandonati

I pacchetti possono essere eliminati dai dispositivi di rete per diversi motivi. Forse sono stati corrotti durante il trasporto e non possono più essere riconosciuti. Ma più comunemente i pacchetti vengono eliminati quando arrivano su un dispositivo i cui buffer sono già pieni. L'applicazione ricevente di solito si rende conto che mancano alcuni dati e ne richiede la ritrasmissione che causerà ulteriori ritardi e degrado delle prestazioni.

Errori

Il rumore e l'interferenza possono corrompere i dati. Ciò è particolarmente vero nelle comunicazioni wireless e su lunghi fili di rame. Quando vengono rilevati errori, l'applicazione ricevente chiederà la ritrasmissione dei dati mancanti, compromettendo nuovamente le prestazioni.

Latenza

La latenza ha a che fare con i dispositivi di rete che accodano i dati prima di inviarli. Può accadere anche quando vengono utilizzate rotte più lunghe per evitare la congestione. Non deve essere confuso con la velocità effettiva. Con la latenza, il ritardo può accumularsi nel tempo, anche se la velocità effettiva è sufficiente.

jitter

Il jitter è definito come una variazione del ritardo necessario affinché ciascun pacchetto di dati raggiunga la sua destinazione. Succede per vari motivi. Ad esempio, due pacchetti possono prendere percorsi diversi. La conseguenza è che, quando il jitter diventa troppo alto, i pacchetti possono arrivare fuori sequenza nella loro destinazione. Se i pacchetti fanno parte di un documento Word, verranno riordinati correttamente e nessuno ne risentirà, ma se stiamo parlando di dati vocali o di streaming video, ciò può causare tutti i tipi di problemi.

Come abbiamo appena visto, alcuni tipi di traffico, come i video vocali o in streaming, saranno maggiormente interessati dai problemi di prestazioni. Questo è il motivo per cui il traffico diverso richiede una gestione diversa e perché esiste la QoS.

Come funziona QoS

Prima di iniziare, vorrei dichiarare alcune cose. Innanzitutto, non sono un ingegnere di rete. In secondo luogo, l'obiettivo di questa spiegazione non è quello di essere assolutamente accurati. Sto consapevolmente semplificando troppo le cose e forse anche distorcendo la realtà in una certa misura per rendere questa sezione più facile da digerire. Il mio obiettivo è darti un'idea generale di come funziona, non allenarti sulla configurazione QoS.

QoS funziona identificando quale traffico è più "importante" e dando la priorità a tale traffico in tutta la rete. Non esiste una "regola d'oro" su quale traffico sia più importante di altri. Ovviamente, un po 'di traffico, come la voce o lo streaming di video, sarà normalmente considerato importante semplicemente perché non funzionerà correttamente quando soffrirà di un peggioramento delle prestazioni. Parte del traffico, come la navigazione in Internet in molte organizzazioni, è considerato non importante e pertanto non avrà la priorità.

Ci sono due componenti in QoS. Innanzitutto, il traffico deve essere classificato e contrassegnato. Sebbene ci siano diversi modi in cui il traffico può essere contrassegnato, i servizi differenziati sono oggi i più diffusi. Questo è quello che dettagliamo tra poco. Il secondo componente è l'accodamento che garantirà la trasmissione dei dati prioritari con il minor ritardo possibile. L'accodamento viene eseguito sui dispositivi di rete in base ai contrassegni dei servizi differenziati.

I servizi differenziati, o DiffServ, utilizzano un codice a sei bit nell'intestazione di ciascun pacchetto da contrassegnare secondo diverse classi di priorità crescente. Questo contrassegno è indicato come punto di differenziazione dei servizi o DSCP. I valori DSCP tipici vanno da 0, il traffico meno importante a 48, il più importante.

Classificazione e marcatura

Affinché il traffico di rete sia gestito correttamente in base alla sua priorità, deve prima essere classificato e contrassegnato in modo appropriato. La marcatura può essere fatta direttamente alla fonte. Ad esempio, non è raro che gli apparecchi telefonici IP contrassegnino il loro traffico come DSCP 46, un valore ad alta priorità. Per il traffico che non è contrassegnato alla fonte, le cose sono un po 'più complicate.

Il traffico non contrassegnato in realtà non esiste con DiffServ. Per impostazione predefinita, tutto il traffico è contrassegnato con DSCP 0, la priorità più bassa. Spetta al primo dispositivo di rete che gestisce il traffico, generalmente uno switch, contrassegnarlo. Com'è fatto? Principalmente tramite ACL.

Gli ACL o gli elenchi di controllo degli accessi sono una funzionalità della maggior parte delle apparecchiature di rete che possono essere utilizzate per identificare il traffico. Come suggerisce il nome, sono stati originariamente utilizzati come mezzo per controllare l'accesso. Gli ACL identificano il traffico in base a diversi criteri. Tra questi, i più comuni sono l'indirizzo IP di origine e di destinazione e il numero di porta di origine e di destinazione. Nel corso degli anni, gli ACL sono diventati sempre più raffinati e ora possono essere utilizzati per selezionare con precisione un traffico molto specifico.

Nel caso degli ACL utilizzati per inserire contrassegni QoS, le regole non specificano solo come riconoscere il traffico ma anche il valore DSCP con cui contrassegnarlo.

Fare la fila

Ora che il traffico è contrassegnato, tutto ciò che resta è dare la priorità in base alla sua marcatura. Ciò viene normalmente realizzato utilizzando più code con priorità crescente. Sebbene i valori DSCP siano larghi a 6 bit e pertanto possano variare da 0 a 63, le apparecchiature di rete utilizzano raramente molte code. È tipico per la maggior parte delle apparecchiature di rete utilizzare da tre a sette code con cinque come numero più comune. Con cinque code e oltre 60 marcature, hai sicuramente immaginato che in ogni coda vada più di un valore DSCP.

La coda con la priorità più bassa, che viene spesso definita la coda best-effort o BE, sarà quella che riceve la minore attenzione dal motore di routing. Al contrario, la coda con la massima priorità, che spesso chiamiamo in tempo reale o RT, otterrà la massima attenzione. Ciò garantisce che il traffico "importante" venga instradato o scambiato in via prioritaria. Ovviamente, ciò significa anche che il massimo sforzo potrebbe essere seriamente ritardato e forse non essere mai realizzato. Questo è qualcosa da tenere a mente quando si classificano e si contrassegnano i flussi di traffico migliori

Conseguenze del mancato utilizzo di QoS

Le conseguenze del mancato utilizzo di QoS variano ampiamente. Ad esempio, se la tua rete non trasporta traffico altamente sensibile come la telefonia IP o lo streaming di video, non usare QoS potrebbe non fare alcuna differenza. Ciò è particolarmente vero quando i livelli di traffico attuali sono bassi. In effetti, in una situazione di basso traffico, QoS non porta quasi alcun vantaggio. Se torniamo alla nostra analogia autostradale. Se l'ambulanza è sola su un'autostrada a 5 corsie, non dovrà essere prioritaria.

Ma in situazioni in cui la tua rete soffre di qualsiasi o di molti problemi come l'eccessivo utilizzo e la congestione, l'assenza di QoS porterà a tutti i tipi di problemi. Per il traffico che richiede la trasmissione in tempo reale o quasi in tempo reale, ad esempio la telefonia IP, potrebbe essere, ad esempio, la causa dell'audio confuso, tritato o incomprensibile. Anche lo streaming video ne risentirebbe, con conseguente buffering eccessivo durante la riproduzione.

Ma anche altri servizi potrebbero soffrire dell'assenza di QoS. Immagina che un utente della rete aziendale stia tentando di accedere a un importante sistema di contabilità basato sul Web mentre, contemporaneamente, centinaia di utenti sono in pausa pranzo, navigando pesantemente su Internet. Ciò potrebbe rendere inutilizzabile l'applicazione di contabilità, a meno che il suo traffico non abbia la priorità corretta utilizzando QoS.

QoS non risolverà tutto

Ma per quanto buono, l'implementazione di QoS non è la soluzione per ogni problema. Gli amministratori di rete tendono a pensare che l'implementazione della QoS li alleggerirà dalla necessità di aggiungere larghezza di banda. Sebbene sia vero che l'implementazione del QoS provocherà un miglioramento immediato e molto evidente del funzionamento del traffico ad alta priorità. Degraderà anche una priorità inferiore.

QoS si occuperà della congestione della rete temporanea e garantirà che i servizi business-critical continuino a funzionare correttamente durante la congestione, ma non la fermeranno. È ancora necessario monitorare l'utilizzo della rete e disporre di un programma di pianificazione della capacità.

Conclusione

Il QoS dovrebbe far parte della strategia di rete di qualsiasi organizzazione, ma non dovrebbe essere l'unico elemento. Ma più di ogni altra cosa, occorre prestare estrema attenzione nella pianificazione e nell'impostazione del QoS. Mentre può fare piccoli miracoli se applicato correttamente, potrebbe peggiorare la situazione per alcuni utenti. E prima di implementare la QoS, dovrebbero essere predisposti anche strumenti di monitoraggio per valutare la situazione. Questi stessi strumenti forniranno anche preziosi dopo l'implementazione.