QoS Înțeles în rețea: Ce este Qos? (Tutorial)

Calitatea serviciilor sau QoS este un subiect complex. Dar utilizarea sa este atât de comună în zilele noastre, încât fiecare administrator de rețea ar trebui să știe despre aceasta. QoS a devenit popular pe măsură ce tot mai multe rețele au început să transporte date care trebuie să fie prioritare, în timp ce utilizarea rețelei de agrement devenea din ce în ce mai obișnuită.

Intenția noastră nu este să vă facem experți în QoS, dar, în schimb, dorim să aruncăm un pic de lumină asupra acestui subiect, cât mai mult posibil, este un mod non-tehnic.

Cu alte cuvinte, scopul nostru este să răspundem la următoarea întrebare: Care este sensul QoS în rețea și la ce este bun?

Acesta nu este un curs despre teoria și implementarea QoS. Nu vă vom arăta o singură comandă pentru comutator sau router. Scopul nostru este de a vă permite să înțelegeți pur și simplu esența QoS.

Vom începe prin a clarifica ce este QoS și nu este. După aceea, vom face o pauză scurtă pentru a discuta despre câteva instrumente de la SolarWinds pe care poate doriți să le încercați. Apoi, vom discuta diferiții factori care pot afecta performanța rețelei. Acest lucru ne va duce la miezul materiei noastre: cum funcționează QoS. După cum veți vedea, este mult mai simplu decât pare. Și înainte de a încheia, vom discuta despre ce se întâmplă atunci când nu utilizați QoS și cu ce QoS nu vă poate ajuta.

Ce este QoS?

Pe măsură ce utilizarea rețelei a crescut, a inclus tot mai mult trafic de diferite tipuri și pe măsură ce congestionarea rețelei a devenit tot mai mare și mai frecvent și mai important, inginerii și-au dat seama curând că au nevoie de o modalitate de organizare și prioritate trafic. QoS nu este un lucru, ci o combinație de caracteristici și tehnologii care lucrează împreună pentru a realiza acest lucru.

Prin multe încercări și erori, avem acum un sistem QoS relativ universal care poate fi utilizat pentru a vă asigura că traficul important primește atenția de care are nevoie.

Un aspect important al QoS este faptul că trebuie să fie implementat de la capăt la sfârșit pentru a fi de orice folos. QoS este configurat pe dispozitive - cum ar fi întrerupătoare și routere - care gestionează traficul. Orice astfel de dispozitiv din calea de date trebuie să aibă configurația QoS corectă sau altceva nu va avea efectul scontat.

De asemenea, fiecare dispozitiv trebuie să aibă o configurație QoS compatibilă cu celelalte ”. QoS folosește marcaje prioritare pentru a-și îndeplini magia. Vă puteți imagina cu ușurință ce s-ar întâmpla dacă un dispozitiv ar considera cifra cu prioritate mai mare ca fiind mai importantă în timp ce altul ar face opusul.

Înțeles QoS în rețea

Adesea comparăm rețeaua cu traficul vehiculelor unde autostrăzile reprezintă legături de rețea și vehiculele reprezintă pachete de date. Este o analogie destul de bună, deoarece există multe asemănări între cele două tipuri de trafic. Probabil mai mult decât există diferențe. Vom folosi aceeași analogie pentru a încerca să explicăm în mod concret care este QoS.

Deci, să ne imaginăm o autostradă aglomerată. Este vineri după-amiaza la ora de vârf și există o mulțime de mașini și camioane. Traficul se mișcă deja destul de lent, dar, pentru a înrăutăți lucrurile, ne apropiem de o intersecție și, mai departe în cealaltă parte a intersecției, există unele lucrări rutiere, care nu fac altceva decât să adauge la problemă. Majoritatea dintre voi ați fost mai mult decât probabil într-o astfel de situație.

Pentru a încerca să ajute traficul să se miște puțin mai bine, la următoarea intersecție există un polițist în trafic. El face tot posibilul să încerce să ofere fiecărui automobilist o parte corectă a drumului. Dar chiar și cu ajutorul lui, lucrurile nu se mișcă prea mult și, parcă sau nu, ești blocat în trafic.

Apoi, în depărtare, auziți sirena unei ambulanțe venind din spatele vostru. Acest lucru este atunci când polițistul din trafic la intersecție se schimbă în viteză mare.

Recunoscând că ambulanța trebuie să treacă cu adevărat, el se asigură că va lăsa traficul în fața ambulanța parcurge și oprește traficul opus, asigurându-se că își poate continua traseul cu cel puțin întârziere posibil. Între timp, alți șoferi trebuie să aștepte rândul lor înainte să își poată relua traseul odată ce vehiculul prioritar a trecut.

SolarWinds QoS: Cele mai bune instrumente!

Înainte de a merge mai departe, aș dori să discut despre câteva instrumente de la SolarWinds. Deși nu au legătură directă cu QoS, ambele sunt foarte utile pentru a identifica unde există blocaje în rețelele dvs. și ce anume le provoacă.

Acestea vă vor ajuta să evaluați situația actuală, care este primul pas în corectarea problemelor în general și în implementarea QoS.

Produsul principal al SolarWinds, Monitorizarea performanței rețelei este posibil unul dintre cele mai bune instrumente de monitorizare a lățimii de bandă SNMP. Acesta este un instrument care va utiliza Protocolul simplu de gestionare a rețelei pentru a grafica evoluția utilizării lățimii de bandă a circuitelor de rețea în timp. Tabloul de bord al software-ului, vizualizările și graficele sunt complet personalizabile. Instrumentul poate fi configurat cu eforturi minime și poate începe monitorizarea aproape imediat după instalare. NPM se poate extinde de la cele mai mici rețele la cele uriașe, cu sute de dispozitive răspândite pe mai multe site-uri.

• ÎNCERCARE GRATUITĂ:Monitorul de performanță al rețelei SolarWinds
• Descărcare oficială:https://www.solarwinds.com/network-performance-monitor/

Monitorul de performanță al rețelei SolarWinds folosește SNMP pentru a sonda dispozitivele la intervale regulate - de obicei cinci minute - și citește contoarele interfeței.

Apoi calculează utilizarea lățimii de bandă o stochează într-o bază de date pentru referințe viitoare și afișează grafice care arată evoluția utilizării lățimii de bandă în timp. NPM este un instrument uriaș cu mai multe funcții suplimentare. De exemplu, poate construi hărți de rețea și poate afișa calea critică între două dispozitive.

Prețul pentru monitorizarea performanței rețelei începe de la 3.000 USD. A 30 de zile de încercare GRATUITĂ este disponibilă ar trebui să preferați să încercați produsul înainte de a-l cumpăra.

SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer oferă administratorului o vedere mai detaliată a traficului de rețea. Nu arată doar utilizarea lățimii de bandă în biți pe secundă.

• ÎNCERCARE GRATUITĂ:SolarWinds Netflow Traffic Analyzer
• Descărcare oficială: https://www.solarwinds.com/netflow-traffic-analyzer/

Instrumentul oferă informații detaliate despre traficul observat. Vă va spune ce tip de trafic este mai răspândit sau ce utilizator utilizează mai multă lățime de bandă. De asemenea, va oferi informații de neprețuit cu privire la diferitele tipuri de trafic - cum ar fi navigarea web, aplicații de afaceri, telefonie sau streaming video - care sunt transportate în rețea.

Analizator de trafic NetFlow folosește protocolul NetFlow pentru a aduna informații detaliate despre utilizare de pe dispozitivele dvs. de rețea. Protocolul NetFlow este încorporat în multe dispozitive de rețea de la diverși furnizori. Când sunt configurate, dispozitivele de rețea trimit informații detaliate despre fiecare „conversație” sau flux, la un colector și analizor NetFlow. SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer este unul dintre astfel de colectori și analizatori.

Dacă doriți să încercați produsul înainte de a vă angaja să îl achiziționați, a versiune de încercare gratuită de 30 de zile poate fi descărcat de pe SolarWinds. Aceasta este o versiune complet caracterizată, care nu are nicio limitare decât timp.

Factorii care afectează performanța rețelei

Într-o rețea tipică, furnizarea de date poate fi afectată de mai mulți factori. Am compilat o listă a factorilor primari care pot afecta performanța rețelei.

Putere redusă

Aceasta are legătură cu capacitatea unei legături de rețea. Unii pot gestiona mai mult trafic decât alții. De obicei este măsurat în Bits - sau adesea kilo sau megabits - pe secundă. Dacă depășiți capacitatea legăturii, va apărea congestionarea și performanța va fi degradată.

Pachete aruncate

Pachetele pot fi renunțate la dispozitivele de rețea din mai multe motive. Poate că au fost corupți în tranzit și nu mai pot fi recunoscuți. Dar mai frecvent pachetele sunt aruncate atunci când ajung pe un dispozitiv ale cărui buffere sunt deja pline. Aplicația de primire își va da seama, de obicei, că unele date lipsesc și vor solicita retransmiterea acestora, ceea ce va provoca întârzieri suplimentare și degradarea performanței.

Erori

Zgomotul și interferența pot deteriora datele. Acest lucru este valabil mai ales în comunicațiile fără fir și pe firele lungi de cupru. Când sunt detectate erori, aplicația primitoare va solicita retransmiterea datelor lipsă, degradând din nou performanța.

Latență

Latency are legătură cu dispozitivele de rețea care stau la coada datelor înainte de a le trimite. Se poate întâmpla și atunci când sunt folosite rute mai lungi pentru a evita congestia. Nu trebuie confundat cu debitul. Odată cu latența, întârzierea se poate acumula în timp, chiar dacă debitul este suficient.

jitter

Jitter-ul este definit ca o variație a întârzierii necesare pentru fiecare pachet de date să ajungă la destinație. Se întâmplă din diverse motive. De exemplu, două pachete pot lua rute diferite. Consecința este că, atunci când bruiajul devine prea mare, pachetele pot ajunge din secvență la destinație. Dacă pachetele fac parte dintr-un document Word, acestea vor fi reordonate corect și nimeni nu va fi afectat, dar dacă vorbim despre date vocale sau video în streaming, poate provoca tot felul de probleme.

După cum tocmai am văzut, unele tipuri de trafic - cum ar fi video de voce sau streaming - vor fi mai afectate de problemele de performanță. Acesta este motivul pentru care traficul diferă necesită o manevrare diferită și de ce există QoS.

Cum funcționează QoS

Înainte de a începe, aș dori să precizez câteva lucruri. În primul rând, nu sunt un inginer în rețele. În al doilea rând, scopul acestei explicații nu este să fie absolut exact. Supraimplific cu bună știință lucrurile și chiar pot răsuci realitatea într-o anumită măsură pentru a face această secțiune mai ușor de digerat. Scopul meu este să vă ofer o idee generală despre cum funcționează, nu să vă instruiți în configurația QoS.

QoS funcționează prin identificarea traficului mai „important” și prin prioritizarea traficului în întreaga rețea. Nu există nicio „regulă de aur” cu privire la ce trafic este mai important decât alte. Evident, un anumit trafic - cum ar fi video de voce sau streaming - va fi considerat în mod normal important doar pentru că nu va funcționa corect atunci când suferă de degradarea performanței. Unele trafic - cum ar fi navigarea web în multe organizații - sunt considerate neimportante și, prin urmare, nu vor fi prioritare.

QoS are două componente. În primul rând, traficul trebuie clasificat și marcat. Deși există mai multe moduri în care traficul poate fi marcat, serviciile diferențiate în cele mai răspândite astăzi. Acesta este cel pe care îl vom detalia în scurt timp. A doua componentă este coada care va asigura că datele prioritare vor fi transmise cu cât mai puține întârzieri posibil. Coada se face la dispozitivele de rețea conform marcajelor Servicii diferențiate.

Serviciile diferențiate sau DiffServ folosesc un cod de șase biți în antetul fiecărui pachet pentru a marca este în funcție de mai multe clase de prioritate în creștere. Acest marcaj este denumit punct de cod al serviciilor de diferențiere sau DSCP. Valorile tipice DSCP variază de la 0, traficul cel mai puțin important până la 48, cel mai important.

Clasificare și marcaj

Pentru ca traficul de rețea să fie gestionat corect în funcție de prioritatea sa, acesta trebuie mai întâi să fie clasificat și marcat corespunzător. Marcarea se poate face chiar la sursă. De exemplu, nu este neobișnuit ca seturile de telefonie IP să marcheze traficul lor ca DSCP 46, o valoare prioritară ridicată. Pentru traficul care nu este marcat la sursă, lucrurile sunt mult mai complicate.

Traficul nemarcat nu există de fapt cu DiffServ. În mod implicit, tot traficul este marcat DSCP 0, cea mai mică prioritate. Depinde de primul dispozitiv de rețea care gestionează traficul - de obicei un comutator - pentru a-l marca. Cum se face? În mare parte prin ACL-uri.

ACL-urile sau Listele de control de acces sunt o caracteristică a majorității echipamentelor de rețea care pot fi utilizate pentru a identifica traficul. După cum sugerează și numele lor, au fost inițial folosite ca mijloc de control al accesului. ACL-urile identifică traficul pe baza mai multor criterii. Printre acestea, cele mai frecvente sunt adresa IP sursă și destinație și sursa și numărul portului de destinație. De-a lungul anilor, ACL-urile au devenit tot mai rafinate și acum pot fi folosite pentru a selecta cu precizie un trafic foarte specific.

În cazul ACL-urilor utilizate pentru a insera marcajele QoS, regulile nu numai că specifică modul de recunoaștere a traficului, ci și cu ce valoare DSCP este marcat.

Queueing

Acum că traficul este marcat, tot ce a mai rămas este să îl acorde prioritate în funcție de marcajul său. Acest lucru se realizează în mod normal prin utilizarea mai multor cozi cu prioritate crescândă. Deși valorile DSCP au o dimensiune de 6 biți și pot, prin urmare, să varieze de la 0 la 63, echipamentele de rețea folosesc rareori atât de multe cozi. Este tipic pentru majoritatea echipamentelor de rețea să folosească de la trei la șapte cozi, cinci fiind cel mai frecvent număr. Cu cinci cozi și peste 60 de marcaje, cu siguranță, ați considerat că mai mult de o valoare DSCP intră în fiecare coadă.

Coada cu cea mai mică prioritate, care este adesea numită coada cu cel mai bun efort sau BE va fi cea care primește cea mai mică atenție din partea motorului de rutare. În schimb, coada cu cea mai mare prioritate, pe care o numim adesea în timp real sau RT, va primi cea mai mare atenție. Acest lucru asigură că traficul „important” va fi dirijat sau schimbat cu prioritate. Desigur, acest lucru înseamnă, de asemenea, că efortul cel mai bun poate fi întârziat serios și poate chiar nu este niciodată furnizat. Acesta este ceva ce trebuie să țineți cont atunci când clasificați și marcați traficul cu cel mai bun efort

Consecințele nefolosirii QoS

Consecințele nefolosirii QoS variază foarte mult. De exemplu, în cazul în care rețeaua dvs. nu are un trafic extrem de sensibil, cum ar fi telefonia IP sau streamingul video, nefolosirea QoS nu poate face nicio diferență. Acest lucru este valabil mai ales când nivelul dvs. de trafic curent este scăzut. De fapt, într-o situație de trafic redus, QoS nu aduce aproape niciun beneficiu. Dacă ne întoarcem la analogia autostrăzii noastre. Dacă ambulanța este singură pe o autostradă cu 5 benzi, nu va trebui să se acorde prioritate.

Dar în situațiile în care rețeaua ta suferă de orice - sau multe - probleme cum ar fi suprautilizarea și congestionarea, atunci absența QoS va duce la tot felul de probleme. Pentru traficul care necesită transmisie în timp real sau aproape în timp real - cum ar fi telefonia IP, acesta ar putea, de exemplu, să fie cauza unui sunet mărunțit, tocat sau neinteligibil. Streamingul video ar fi, de asemenea, afectat, ducând la buffering excesiv în timpul redării.

Dar chiar și alte servicii ar putea suferi de absența QoS. Imaginează-ți că un utilizator de rețea corporativă încearcă să acceseze un important sistem de contabilitate bazat pe web, în ​​același timp, sute de utilizatori se află în pauza de prânz, navigând puternic pe Internet. Acest lucru ar putea face ca aplicația contabilă să nu poată fi utilizată, cu excepția cazului în care traficul său este prioritizat corect folosind QoS.

QoS nu va rezolva totul

Dar la fel de bine, implementarea QoS nu este soluția la fiecare problemă. Administratorii de rețea tind să creadă că implementarea QoS îi va scuti de nevoia de a adăuga lățime de bandă. Deși este adevărat că implementarea QoS va determina o îmbunătățire imediată și foarte aparentă a funcționării traficului cu prioritate înaltă. De asemenea, va degrada o prioritate mai mică.

QoS va avea grijă de congestionarea temporară a rețelei și se va asigura că serviciile critice pentru afaceri continuă să funcționeze corect în timp ce există congestie, dar nu o va opri. Încă trebuie să monitorizați utilizarea rețelei și să aveți un program de planificare a capacității.

Concluzie

QoS ar trebui să facă parte din strategia de rețea a oricărei organizații, dar nu ar trebui să fie singurul element. Dar mai mult decât orice, ar trebui aplicată o atenție extremă în planificarea și înființarea QoS. În timp ce poate face mici minuni atunci când este aplicat corect, ar putea înrăutăți situația pentru anumiți utilizatori. Și înainte de a implementa QoS, instrumentele de monitorizare ar trebui, de asemenea, să fie instituite pentru a evalua situația. Aceeași instrumente vor oferi și o valoare neprețuită după implementare.