QoS Значение в сети: что такое Qos? (Руководство)

Качество обслуживания, или QoS, является сложным вопросом. Но его использование настолько распространено в наши дни, что каждый сетевой администратор должен знать об этом. Качество обслуживания стало популярным, так как все больше и больше сетей начали передавать данные, которые должны быть расставлены по приоритетам, и в то же время использование развлекательных сетей становится все более распространенным явлением.

Мы не стремимся сделать вас экспертами по QoS, но вместо этого мы хотим пролить свет на эту тему как можно более нетехническим способом.

Проще говоря, наша цель состоит в том, чтобы ответить на следующий вопрос: Что означает QoS в сети и для чего он хорош?

Это не курс по теории и реализации QoS. Мы не будем показывать вам одну команду коммутатора или маршрутизатора. Наша цель - позволить вам просто понять суть QoS.

Мы начнем с разъяснения того, что такое QoS, а что нет. После этого мы кратко остановимся, чтобы обсудить несколько инструментов от SolarWinds, которые вы, возможно, захотите попробовать. Затем мы обсудим различные факторы, которые могут повлиять на производительность сети. Это приведет нас к сути нашего вопроса: как работает QoS. Как вы увидите, это намного проще, чем кажется. И прежде чем мы сделаем вывод, мы обсудим, что происходит, когда вы не используете QoS, и чем QoS не может вам помочь.

Что такое QoS?

По мере роста использования сети стало включать в себя все больше и больше трафика различного типа и по мере перегрузки сети и более частые и важные, инженеры вскоре поняли, что им нужен способ организовать и расставить приоритеты движение. QoS - это не одно, а сочетание функций и технологий, которые работают вместе для достижения этой цели.

Благодаря многочисленным пробам и ошибкам у нас теперь есть относительно универсальная система QoS, которую можно использовать для надежного обеспечения того, что важный трафик получает необходимое внимание.

Важным аспектом QoS является то, что он должен быть реализован от начала до конца, чтобы иметь какое-либо применение. QoS устанавливается на устройствах, таких как коммутаторы и маршрутизаторы, которые обрабатывают трафик. Любое такое устройство в пути данных должно иметь правильную конфигурацию QoS, иначе оно не будет иметь ожидаемого эффекта.

Кроме того, каждое устройство должно иметь конфигурацию QoS, совместимую с другими. QoS использует маркировку приоритетов для достижения своей магии. Вы можете легко представить, что произойдет, если одно устройство посчитает цифру с более высоким приоритетом более важной, а другое - наоборот.

QoS Значение в сети

Мы часто сравниваем сеть с автомобильным трафиком, где автомагистрали представляют собой сетевые соединения, а транспортные средства представляют пакеты данных. Это довольно хорошая аналогия, поскольку между двумя типами трафика есть много общего. Вероятно, больше, чем есть различия. Мы будем использовать ту же аналогию, чтобы попытаться конкретно объяснить, что такое QoS.

Итак, давайте представим оживленную трассу. Пятница, полдень в час пик, и есть много легковых и грузовых автомобилей. Движение уже движется довольно медленно, но, что еще хуже, мы приближаемся к перекрестку и, на с другой стороны этого перекрестка, там идут некоторые дорожные работы, ничего не делая, кроме как добавление к проблема. Большинство из вас, скорее всего, были в такой ситуации.

Чтобы попытаться улучшить движение, на ближайшем перекрестке есть гаишник. Он изо всех сил старается дать каждому автолюбителю свою справедливую долю пути. Но даже с его помощью дела идут не очень быстро, и, нравится вам это или нет, вы застряли в пробке.

Затем, на расстоянии, вы слышите сирену скорой помощи, идущую позади вас. Это когда гаишник на перекрестке переключается на высокую передачу.

Признавая, что скорая помощь действительно нуждается в прохождении, он следит за тем, чтобы движение перед скорой помощи, чтобы пройти и остановить движение противника, гарантируя, что он может продолжить свой маршрут с минимальной задержкой возможный. Между тем, другие автомобилисты должны ждать своей очереди, прежде чем они смогут возобновить свой маршрут, как только приоритетное транспортное средство прошло.

SolarWinds QoS: лучшие инструменты!

Прежде чем мы продолжим, я хотел бы обсудить несколько инструментов от SolarWinds. Хотя они не имеют прямого отношения к QoS, они оба очень полезны для определения узких мест в ваших сетях и их причин.

Они помогут вам оценить текущую ситуацию, которая является первым шагом в исправлении проблем в целом и реализации QoS.

Флагманский продукт SolarWinds, Монитор производительности сети возможно, один из лучших инструментов мониторинга пропускной способности SNMP. Это инструмент, который будет использовать Простой протокол управления сетью для составления графика эволюции использования полосы пропускания сетевых каналов с течением времени. Панель инструментов программного обеспечения, ее представления и диаграммы полностью настраиваемы. Инструмент может быть настроен с минимальными усилиями и может начать мониторинг практически сразу после установки. NPM может масштабироваться от самых маленьких сетей до огромных с сотнями устройств, распределенных по нескольким сайтам.

• БЕСПЛАТНАЯ ПРОБНАЯ ВЕРСИЯ:Монитор производительности сети SolarWinds
• Официальная загрузка:https://www.solarwinds.com/network-performance-monitor/

Монитор производительности сети SolarWinds использует SNMP для регулярного опроса устройств - обычно пять минут - и считывания их счетчиков интерфейсов.

Затем он вычисляет использование полосы пропускания, сохраняет ее в базе данных для дальнейшего использования и отображает графики, показывающие динамику использования полосы пропускания с течением времени. NPM - это огромный инструмент с несколькими дополнительными функциями. Например, он может создавать карты сети и отображать критический путь между двумя устройствами.

Цены на Монитор производительности сети начинаются с 3000 долларов. 30-дневная бесплатная пробная версия доступна Если вы предпочитаете попробовать продукт перед покупкой.

Анализатор трафика SolarWinds NetFlow дает администратору более подробный обзор сетевого трафика. Он не просто показывает использование полосы пропускания в битах в секунду.

• БЕСПЛАТНАЯ ПРОБНАЯ ВЕРСИЯ:Анализатор трафика SolarWinds Netflow
• Официальная загрузка: https://www.solarwinds.com/netflow-traffic-analyzer/

Инструмент предоставляет подробную информацию о наблюдаемом трафике. Он скажет вам, какой тип трафика является более распространенным или какой пользователь использует большую пропускную способность. Он также предоставит бесценную информацию о различных типах трафика, таких как просмотр веб-страниц, бизнес-приложения, телефония или потоковое видео, которые передаются в вашей сети.

Анализатор трафика NetFlow использует протокол NetFlow для сбора подробной информации об использовании ваших сетевых устройств. Протокол NetFlow встроен во многие сетевые устройства разных производителей. При настройке сетевые устройства отправляют подробную информацию о каждом сетевом «разговоре» или потоке в сборщик и анализатор NetFlow. Анализатор трафика SolarWinds NetFlow является одним из таких сборщиков и анализаторов.

Если вы хотите попробовать продукт до совершения покупки, бесплатная 30-дневная пробная версия можно скачать с SolarWinds. Это полнофункциональная версия, которая не имеет ограничений, кроме времени.

Факторы, влияющие на производительность сети

В типичной сети на доставку данных могут влиять несколько факторов. Мы составили список основных факторов, которые могут повлиять на производительность сети.

Низкая пропускная способность

Это связано с пропускной способностью сетевого соединения. Некоторые могут обрабатывать больше трафика, чем другие. Обычно измеряется в битах - или часто килограммах или мегабитах - в секунду. Если вы превысите емкость канала, произойдет перегрузка и производительность будет ухудшена.

Выпавшие пакеты

Пакеты могут быть сброшены сетевыми устройствами по нескольким причинам. Возможно, они были испорчены при перевозке и не могут быть признаны больше. Но чаще пакеты отбрасываются, когда они поступают на устройство, чьи буферы уже заполнены. Принимающее приложение обычно понимает, что некоторые данные отсутствуют, и запрашивает их повторную передачу, что приведет к дополнительным задержкам и снижению производительности.

ошибки

Шум и помехи могут повредить данные. Это особенно актуально в беспроводной связи и по длинным медным проводам. При обнаружении ошибок принимающее приложение будет запрашивать повторную передачу отсутствующих данных, что снова снижает производительность.

Задержка

Задержка связана с тем, что сетевые устройства ставят в очередь данные перед их отправкой. Это также может произойти при использовании более длинных маршрутов, чтобы избежать заторов. Не следует путать с пропускной способностью. С задержкой задержка может накапливаться со временем, даже если пропускная способность достаточна.

дрожание

Джиттер определяется как изменение задержки, требуемой для каждого пакета данных, чтобы достичь своего назначения. Это происходит по разным причинам. Например, два пакета могут проходить по разным маршрутам. Следствием этого является то, что, когда джиттер становится слишком высоким, пакеты могут поступать не по порядку в пункт назначения. Если пакеты являются частью документа Word, они будут правильно переупорядочены, и на них никто не повлияет, но если мы говорим о передаче голоса или потоковых видеоданных, это может вызвать всевозможные проблемы.

Как мы только что видели, некоторые типы трафика, такие как передача голоса или потоковое видео, будут в большей степени зависеть от проблем с производительностью. Вот почему разный трафик требует разной обработки и почему существует QoS.

Как работает QoS

Прежде чем мы начнем, я бы хотел сказать несколько вещей. Во-первых, я не сетевой инженер. Во-вторых, цель этого объяснения не в том, чтобы быть абсолютно точным. Я сознательно упрощаю вещи и даже, возможно, в некоторой степени искажаю реальность, чтобы этот раздел было легче усваивать. Моя цель - дать вам общее представление о том, как это работает, а не обучать вас настройке QoS.

QoS работает путем определения того, какой трафик является более «важным», и определения приоритетов этого трафика во всей сети. Не существует «золотого правила» в отношении того, какой трафик важнее других. Очевидно, что некоторый трафик, такой как голосовое или потоковое видео, обычно считается важным просто потому, что он не будет работать должным образом, если страдает от снижения производительности. Некоторый трафик, такой как просмотр веб-страниц во многих организациях, считается несущественным и, следовательно, не имеет приоритета.

QoS состоит из двух компонентов. Во-первых, трафик должен быть классифицирован и помечен. Хотя существует несколько способов маркировки трафика, дифференцированные сервисы наиболее распространены сегодня. Это то, что мы подробно опишем в ближайшее время. Вторым компонентом является организация очереди, которая обеспечит передачу приоритетных данных с минимальными задержками. Организация очереди на сетевых устройствах в соответствии с маркировкой дифференцированных услуг.

Дифференцированные сервисы, или DiffServ, используют шестибитный код в заголовке каждого упакованного для маркировки в соответствии с несколькими классами с возрастающим приоритетом. Эта маркировка называется кодовым пунктом дифференцирующих услуг или DSCP. Типичные значения DSCP варьируются от 0, наименее важный трафик до 48, самый важный.

Классификация и маркировка

Чтобы сетевой трафик правильно обрабатывался в соответствии с его приоритетом, он должен быть сначала классифицирован и помечен соответствующим образом. Маркировка может быть сделана прямо у источника. Например, IP-телефонные аппараты нередко отмечают свой трафик как DSCP 46, значение с высоким приоритетом. Для трафика, который не отмечен в источнике, все немного сложнее.

Незаметный трафик на самом деле не существует с DiffServ. По умолчанию весь трафик помечен DSCP 0, самый низкий приоритет. Именно первое сетевое устройство обрабатывает трафик - обычно коммутатор - чтобы пометить его. Как это сделать? В основном через ACL.

Списки управления доступом или списки контроля доступа являются функцией большинства сетевых устройств, которые можно использовать для идентификации трафика. Как следует из их названия, они изначально использовались как средство контроля доступа. ACL идентифицируют трафик на основе нескольких критериев. Среди них наиболее распространенными являются IP-адрес источника и назначения и номер порта источника и назначения. С годами списки ACL все более совершенствуются и теперь могут использоваться для точного выбора очень конкретного трафика.

В случае ACL, используемых для вставки маркировки QoS, правила не только определяют, как распознать трафик, но также и каким значением DSCP пометить его.

Queuing

Теперь, когда трафик отмечен, остается только расставить приоритеты в соответствии с его маркировкой. Обычно это достигается путем использования нескольких очередей с возрастающим приоритетом. Хотя значения DSCP имеют ширину 6 бит и поэтому могут варьироваться от 0 до 63, сетевое оборудование редко использует такое количество очередей. Для большинства сетевых устройств характерно использование от трех до семи очередей, причем пять является наиболее распространенным числом. Имея пять очередей и более 60 отметок, вы наверняка поняли, что в каждой очереди находится более одного значения DSCP.

Очередь с наименьшим приоритетом, которая часто называется наилучшей или BE-очередью, будет той, которая меньше всего привлекает внимание механизмом маршрутизации. И наоборот, очередь с наивысшим приоритетом, которую мы часто называем в реальном времени или RT, получит наибольшее внимание. Это гарантирует, что «важный» трафик будет маршрутизироваться или переключаться в приоритетном порядке. Конечно, это также означает, что максимальные усилия могут быть серьезно отложены и, возможно, даже никогда не достигнуты. Об этом следует помнить при классификации и маркировке трафика с максимальными усилиями.

Последствия неиспользования QoS

Последствия отказа от использования QoS сильно различаются. Например, если в вашей сети нет высокочувствительного трафика, такого как IP-телефония или потоковое видео, отсутствие QoS может не иметь значения. Это особенно верно, когда ваш текущий уровень трафика низкий. На самом деле, в ситуации с низким трафиком QoS практически не приносит никакой пользы. Если мы вернемся к нашей аналогии с шоссе. Если машина скорой помощи одна на 5-полосной трассе, ей не нужно расставлять приоритеты.

Но в ситуациях, когда ваша сеть страдает от каких-либо или многих проблем, таких как чрезмерное использование и перегрузка, отсутствие QoS приведет к всевозможным проблемам. Для трафика, который требует передачи в реальном времени или почти в реальном времени, такой как IP-телефония, это может, например, быть причиной искаженного, прерывистого или непонятного звука. Потоковое видео также будет затронуто, что приведет к чрезмерной буферизации во время воспроизведения.

Но даже другие сервисы могут пострадать от отсутствия QoS. Представьте себе, что пользователь корпоративной сети пытается получить доступ к важной сетевой системе бухгалтерского учета, в то время как сотни пользователей проводят обеденные перерывы и активно пользуются Интернетом. Это может сделать приложение учета непригодным для использования, если его трафик не будет правильно расставлен по приоритетам с использованием QoS.

QoS не все исправит

Но как бы хорошо это ни было, реализация QoS - это не решение всех проблем. Сетевые администраторы склонны считать, что внедрение QoS избавит их от необходимости добавлять пропускную способность. Хотя это правда, что реализация QoS приведет к немедленному и очень очевидному улучшению работы высокоприоритетного трафика. Это также ухудшит более низкий приоритет.

QoS позаботится о временной перегрузке сети и обеспечит правильную работу критически важных для бизнеса сервисов во время перегрузки, но не остановит ее. Вам все еще нужно следить за использованием сети и иметь программу планирования емкости.

Вывод

QoS должно быть частью сетевой стратегии любой организации, но не должно быть единственным элементом. Но более всего следует проявлять крайнюю осторожность при планировании и настройке QoS. Хотя при правильном применении он может творить маленькие чудеса, он может значительно ухудшить ситуацию для некоторых пользователей. И до того, как вы внедрите QoS, для оценки ситуации также должны быть установлены инструменты мониторинга. Те же инструменты обеспечат неоценимое значение и после внедрения.