QoS betydelse i nätverk: Vad är Qos? (Handledning)

Service of Quality, eller QoS, är ett komplext ämne. Men dess användning är så vanligt idag att varje nätverksadministratör borde veta om det. QoS blev populärt när fler och fler nätverk började bära data som måste prioriteras samtidigt som rekreationsnätverksanvändning blev mer och mer vanligt.

Vår avsikt är inte att göra dig till QoS-experter, utan i stället vill vi kasta lite ljus på ämnet så mycket som ett icke-tekniskt sätt som möjligt.

För att uttrycka det enkelt är vårt mål att svara på följande fråga: Vad betyder QoS i nätverk, och vad är det bra för?

Detta är inte en kurs om QoS-teori och implementering. Vi kommer inte att visa dig en enda switch eller routerkommando. Vårt mål är att låta dig helt enkelt förstå kärnan i QoS.

Vi börjar med att klargöra vad QoS är - och inte. Efter det kommer vi att pausa kort för att diskutera några verktyg från SolarWinds som du kanske vill prova. Sedan diskuterar vi de olika faktorerna som kan påverka nätverksprestanda. Detta kommer att ta oss till kärnan i vår fråga: hur QoS fungerar. Som ni ser är det mycket enklare än det verkar. Och innan vi avslutar kommer vi att diskutera vad som händer när du inte använder QoS och vad QoS inte kan hjälpa dig med.

Vad är QoS?

När nätverksanvändningen ökade till att inkludera mer och mer trafik av olika typ och när nätstockningar blev mer och oftare och viktigare insåg ingenjörer snart att de behövde ett sätt att organisera och prioritera trafik. QoS är inte en sak utan en kombination av funktioner och tekniker som arbetar tillsammans för att åstadkomma det.

Genom mycket test och fel har vi nu ett relativt universellt QoS-system som kan användas för att pålitligt säkerställa att viktig trafik får den uppmärksamhet den behöver.

En viktig aspekt av QoS är att det måste implementeras från slut till slut för att vara till någon nytta. QoS är inställt på enheterna - som switchar och routrar - som hanterar trafik. Alla sådana enheter i datavägen måste ha rätt QoS-konfiguration, annars har det inte den förväntade effekten.

Dessutom måste varje enhet ha en QoS-konfiguration som är kompatibel med de andra. QoS använder prioriterade markeringar för att uppnå sin magi. Du kan lätt föreställa dig vad som skulle hända om en enhet ansåg att högre prioritetssiffror var viktigare medan en annan gjorde motsatsen.

QoS betydelse i nätverk

Vi jämför ofta nätverk med fordonstrafik där motorvägar representerar nätverkslänkar och fordon representerar datapaket. Det är en ganska bra analogi eftersom det finns många likheter mellan de två typerna av trafik. Förmodligen mer än det finns skillnader. Vi kommer att använda samma analogi för att försöka konkret förklara vad QoS är.

Så låt oss föreställa oss en trafikerad motorväg. Det är fredag ​​eftermiddag i rusningstid och det finns massor av bilar och lastbilar. Trafiken rör sig redan ganska långsamt men för att göra det värre, närmar vi oss en korsning och vidare den andra sidan av korsningen, det finns lite vägarbete som pågår, men gör ingenting annat än att lägga till problem. De flesta av er har mer än troligt varit i en sådan situation.

För att försöka hjälpa trafiken att röra sig lite bättre finns det en trafikledare i den kommande korsningen. Han gör sitt bästa för att försöka ge varje bilist sin rättvisa del av vägen. Men även med hans hjälp rör sig saker inte så mycket och, gillar det eller inte, är du fast i trafiken.

Då, på avstånd, hör du en ambulanssiren som kommer bakom dig. Detta är när trafikledaren i korsningen växlar i högväxel.

Han erkänner att ambulansen verkligen behöver gå igenom, och han ser till att låta trafiken framför ambulans går igenom och för att stoppa motsatt trafik, se till att den kan fortsätta sin rutt med så liten försening som möjlig. Samtidigt måste andra bilister vänta på sin tur innan de kan återuppta sin rutt när det prioriterade fordonet har passerat.

SolarWinds QoS: De bästa verktygen!

Innan vi går längre vill jag diskutera några verktyg från SolarWinds. Även om de inte är direkt relaterade till QoS, är båda mycket användbara för att identifiera var det finns flaskhalsar i dina nätverk och vad som orsakar dem.

De hjälper dig att utvärdera den aktuella situationen, som är det första steget i att rätta till problem i allmänhet och implementera QoS.

SolarWinds flaggskeppsprodukt, the Network Performance Monitor är kanske ett av de bästa SNMP-bandbreddövervakningsverktygen. Detta är ett verktyg som kommer att använda Simple Network Management Protocol för att kartlägga utvecklingen av nätverkskretsens bandbreddanvändning över tid. Mjukvarans instrumentpanel, dess vyer och diagram är helt anpassningsbara. Verktyget kan konfigureras med minimal ansträngning och kan börja övervaka nästan omedelbart efter installationen. NPM kan skala från de minsta nätverken till enorma nätverk med hundratals enheter spridda över flera webbplatser.

• GRATIS PRÖVNING:SolarWinds Network Performance Monitor
• Officiell nedladdning:https://www.solarwinds.com/network-performance-monitor/

SolarWinds Network Performance Monitor använder SNMP för att pollera enheter med regelbundna intervaller - vanligtvis fem minuter - och läsa sina gränssnittsräknare.

Den beräknar sedan bandbreddanvändningen lagrar den i en databas för framtida referens och visar grafer som visar bandbreddens utveckling över tid. NPM är ett enormt verktyg med flera extrafunktioner. Till exempel kan den bygga nätverkskartor och visa den kritiska sökvägen mellan två enheter.

Prissättning för nätverksprestanda övervakar börjar på cirka 3 000 $. EN 30-dagars GRATIS testversion är tillgänglig om du föredrar att prova produkten innan du köper den.

De SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer ger administratören en mer detaljerad bild av nätverkstrafik. Det visar inte bara bandbreddanvändning i bitar per sekund.

• GRATIS PRÖVNING:SolarWinds Netflow Traffic Analyzer
• Officiell nedladdning: https://www.solarwinds.com/netflow-traffic-analyzer/

Verktyget ger detaljerad information om den observerade trafiken. Det kommer att berätta vilken typ av trafik som är vanligare eller vilken användare som använder mer bandbredd. Det kommer också att ge ovärderlig information om de olika typerna av trafik - som webbläsning, affärsappar, telefoni eller streaming video - som transporteras i ditt nätverk.

De NetFlow Traffic Analyzer använder NetFlow-protokollet för att samla in detaljerad användningsinformation från dina nätverksenheter. NetFlow-protokollet är inbyggt i många nätverksenheter från olika leverantörer. När de är konfigurerade skickar nätverksenheter detaljerad information om varje nätverkssamtal eller flöde till en NetFlow-samlare och analysator. SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer är en sådan samlare och analysator.

Om du vill prova produkten innan du åtar dig att köpa den, a gratis 30-dagars provversion kan laddas ner från SolarWinds. Detta är en fullständig version som inte har någon begränsning utan tid.

Faktorer som påverkar nätverksprestanda

I ett typiskt nätverk kan datalagning påverkas av flera faktorer. Vi har sammanställt en lista över de primära faktorerna som kan påverka nätverksprestanda.

Låg genomströmning

Detta har att göra med en nätverkslänks kapacitet. Vissa klarar mer trafik än andra. Det mäts vanligtvis i bitar - eller ofta kilo eller megabit - per sekund. Om du överskrider länkens kapacitet kommer trängsel att inträffa och prestandan försämras.

Tappade paket

Paket kan släppas av nätverksenheter av flera skäl. Kanske blev de skadade i transiteringen och kan inte känna igen längre. Men oftare tappas paket när de anländer till en enhet vars buffertar redan är fulla. Den mottagande ansökan kommer vanligtvis att inse att vissa data saknas och begär att de ska överföras vilket kommer att orsaka ytterligare förseningar och försämring av prestanda.

fel

Buller och störningar kan skada data. Detta gäller särskilt i trådlös kommunikation och över långa koppartrådar. När fel upptäcks kommer den mottagande applikationen att begära att de saknade data ska överföras, vilket återigen försämrar prestanda.

Latens

Latency har att göra med nätverksenheter som köar data innan de skickas ut. Det kan också hända när längre rutter används för att undvika överbelastning. Det bör inte förväxlas med genomströmning. Med latens kan förseningen byggas upp över tiden, även om genomströmningen är tillräcklig.

jitter

Jitter definieras som en variation i förseningen det tar för varje datapaket att nå sin destination. Det händer av olika skäl. Till exempel kan två paket ta olika rutter. Konsekvensen är att när jitter blir för höga kan paket anlända från sekvens till sin destination. Om paketen ingår i ett Word-dokument kommer de att ordnas ordentligt och ingen kommer att påverkas men om vi talar om röst eller strömmande videodata kan det orsaka alla möjliga problem.

Som vi just har sett kommer vissa typer av trafik - som röst eller streaming video - att påverkas mer av prestandaproblem. Det är därför olika trafik behöver olika hanteringar och varför QoS finns.

Hur QoS fungerar

Innan vi börjar skulle jag vilja säga några saker. Först är jag ingen nätverksingenjör. För det andra är målet med denna förklaring inte att vara helt exakt. Jag vet medvetet överförenklar saker och kanske vrider verkligheten i viss utsträckning för att göra det här avsnittet lättare att smälta. Mitt mål är att ge dig en allmän uppfattning om hur det fungerar, inte att utbilda dig i QoS-konfiguration.

QoS fungerar genom att identifiera vilken trafik som är mer "viktig" och genom att prioritera den trafiken i hela nätverket. Det finns ingen "gyllene regel" om vilken trafik som är viktigare än andra. Självklart kommer en del trafik - som röst eller streaming video - normalt att anses vara viktig helt enkelt för att den inte fungerar ordentligt när du lider av prestandaförsämring. En del trafik - som webbsökning i många organisationer - anses vara obetydlig och kommer därför inte att prioriteras.

Det finns två komponenter till QoS. Först måste trafiken klassificeras och markeras. Även om det finns flera sätt som trafik kan markeras, är differentierade tjänster de vanligaste i dag. Det är den vi kommer att beskriva på kort tid. Den andra komponenten är kö som kommer att säkerställa att prioritetsdata överförs med så lite förseningar som möjligt. Köning görs på nätverksenheterna enligt markerade differentierade tjänster.

Differentiated Services, eller DiffServ, använder en sex-bitars kod i rubriken för varje packad för att markera enligt flera klasser med ökande prioritering. Denna märkning kallas Differentiating Services Code Point eller DSCP. Typiska DSCP-värden sträcker sig från 0, den minst viktiga trafiken till 48, den viktigaste.

Klassificering och märkning

För att nätverkstrafik ska hanteras korrekt enligt dess prioritering måste den först klassificeras och markeras på rätt sätt. Markering kan göras direkt vid källan. Det är till exempel inte ovanligt att IP-telefonapparater markerar sin trafik som DSCP 46, ett högt prioriterat värde. För trafik som inte är markerad vid källan är saker lite komplicerade.

Omärkt trafik finns inte med DiffServ. Som standard är all trafik markerad DSCP 0, den lägsta prioriteten. Det är upp till den första nätverksenheten som hanterar trafiken - vanligtvis en switch - för att markera den. Hur görs det? Mest genom ACL: er.

ACL: er, eller Access Control Lists, är en funktion i de flesta nätverksutrustning som kan användas för att identifiera trafik. Som namnet antyder användes de ursprungligen som ett medel för att kontrollera åtkomsten. ACL: er identifierar trafik baserat på flera kriterier. Bland dem är de vanligare IP-adressen till källan och destinationen och käll- och destinationsportnumret. Under åren har ACL: er blivit mer och mer förfinade och kan nu användas för att exakt välja en mycket specifik trafik.

När det gäller ACL: er som används för att infoga QoS-markeringar anger reglerna inte bara hur man ska känna igen trafik utan också vilket DSCP-värde som ska markeras med.

Köa

Nu när trafiken är markerad är allt som återstår att prioritera den enligt dess markering. Detta åstadkoms normalt genom att använda flera köer med ökande prioritering. Även om DSCP-värden är 6-bitars breda och därför kan sträcka sig från 0 till 63, använder nätverksutrustning sällan så många köer. Det är typiskt för de flesta nätverksutrustningar att använda från tre till sju köer, varav fem är det vanligaste numret. Med fem köer och över 60 markeringar har du säkert tänkt att mer än ett DSCP-värde går i varje kö.

Den lägsta prioriterade kön, som ofta kallas den bästa ansträngningen eller BE-kön, är den som får minst uppmärksamhet från dirigeringsmotorn. Omvänt kommer den högsta prioriterade köen, som vi ofta kallar i realtid eller RT, att få mest uppmärksamhet. Detta säkerställer att "viktig" trafik dirigeras eller byts i prioritet. Naturligtvis innebär detta också att bästa ansträngning kan försenas allvarligt och kanske till och med aldrig levereras. Detta är något du bör tänka på när du klassificerar och markerar trafiken för bästa ansträngning

Konsekvenser av att inte använda QoS

Konsekvenserna av att inte använda QoS varierar mycket. Till exempel, om ditt nätverk inte har någon mycket känslig trafik som IP-telefoni eller strömmande video, kan det inte göra någon skillnad om du inte använder QoS. Detta gäller särskilt när dina nuvarande trafiknivåer är låga. I en situation med låg trafik ger QoS faktiskt nästan ingen nytta. Om vi ​​går tillbaka till vår motorvägsanalogi. Om ambulansen är ensam på en motorväg på 5 banor behöver den inte prioriteras.

Men i situationer där ditt nätverk lider av några - eller många - problem som överutnyttjande och överbelastning, kommer frånvaron av QoS att leda till alla möjliga problem. För trafik som kräver överföring i realtid eller nära realtid - till exempel IP-telefoni, kan det till exempel vara orsaken till trassligt, hackat eller okänsligt ljud. Strömning av video skulle också påverkas, vilket skulle resultera i överdriven buffring under uppspelning.

Men även andra tjänster kan drabbas av frånvaro av QoS. Föreställ dig att en företagsnätverksanvändare försöker få åtkomst till ett viktigt webbaserat bokföringssystem medan samtidigt hundratals användare är på sin lunchpaus och surfar hårt på Internet. Detta kan göra bokföringsapplikationen oanvändbar om inte dess trafik är korrekt prioriterad med QoS.

QoS kommer inte att fixa allt

Men lika bra som det är att implementera QoS är inte lösningen på alla problem. Nätverksadministratörer tenderar att tro att implementering av QoS kommer att befria dem från behovet av att lägga till bandbredd. Det är riktigt att implementering av QoS kommer att orsaka en omedelbar och mycket tydlig förbättring av driften av högprioriterad trafik. Det kommer också att försämra lägre prioritet.

QoS kommer att ta hand om tillfällig överbelastning i nätverket och det kommer att se till att affärskritiska tjänster fortsätter att fungera korrekt medan det är trängsel men det kommer inte att stoppa det. Du måste fortfarande övervaka nätverksanvändning och ha ett kapacitetsplaneringsprogram på plats.

Slutsats

QoS bör vara en del av organisationens nätverksstrategi men det bör inte vara det enda objektet. Men mer än någonting bör extrem omsorg tillämpas vid planering och installation av QoS. Även om det kan göra små mirakel när de tillämpas korrekt, kan det göra vissa situationer mycket värre för vissa användare. Och innan du implementerar QoS bör övervakningsverktyg också införas för att bedöma situationen. Samma verktyg kommer också att vara ovärderliga efter implementering.