Hvad er QoS? Sådan bruger du QoS til at opnå hurtigere internethastigheder, når du har mest brug for det

WebTech360 - I artiklen nedenfor introducerer vi dig til og guider dig til at lære om konceptet QoS - Quality of Service på routerenheder.

Hvad er QoS?

QoS (forkortelse for Quality of Service) er en måde at kontrollere trafikprioriteten i netværkssystemet. Denne funktion fungerer på alle forskellige lag i systemet, men i denne test vil vi fokusere på routerenheder, der bruges i hjemme- eller personlige modeller. Mere specifikt vil QoS tydeligt demonstrere sine effekter på steder, hvor der ofte opstår flaskehalse (eller almindeligvis kaldet flaskehalse), og samtidig afgøre, hvilken del af trafikken der er vigtigere end resten, baseret på de regler, som brugeren opsætter relateret til IP-adresser, MAC-adresser, aktive tjenester...

QoS-brugsscenarier i praksis

For at forstå det lidt bedre, lad os tage eksemplet med en trafikprop på en motorvej i myldretiden. Alle bilister på vejen har ét mål, at nå deres endelige destination. Og derfor er de nødt til at fortsætte med at bevæge sig, selv i sneglefart.

Så advarede lyden af ​​en ambulancesirene dem om et køretøj, der skulle nå sin destination hurtigt og var nødt til at køre foran dem. Så kørte chaufførerne ud af vejen - nu ambulancens "forkørselsret" - og lod den passere.

På samme måde, når et netværk transmitterer data, har det også en opsætning, hvor nogle typer data behandles bedre end alle andre. Vigtige datapakker skal nå deres destination meget hurtigere end resten, fordi de er tidsfølsomme og vil "udløbe", hvis de ikke ankommer til tiden.

Hvorfor er QoS vigtig?

I gamle dage var informationsnetværk og forretningsnetværk separate enheder. Telefonopkald og fjernkommunikation blev typisk håndteret af et RJ11-tilsluttet netværk. Opkald blev overvåget af et PABX-system. Dette kørte separat fra det RJ45-tilsluttede IP-netværk, der forbandt bærbare computere, stationære computere og servere. De to typer netværk krydsede sjældent hinanden, medmindre for eksempel en computer havde brug for en telefonlinje for at oprette forbindelse til internettet. Et eksempel på et sådant netværk ville se sådan ud:

Da netværk kun transmitterede data, var hastighed mindre vigtig. I dag skal interaktive applikationer, der bærer lyd og video, leveres over netværk med høje hastigheder uden pakketab eller variation i leveringshastigheden.

Folk foretager nu forretningsopkald ved hjælp af online mødeprogrammer som Skype, Zoom og GoToMeeting, der bruger IP-transportprotokoller til at sende og modtage video- eller lydbeskeder. Af hensyn til hastigheden kan disse vigtige applikationer klare arbejdet uden de administrative processer, som standard dataoverførsler typisk kræver.

Hvor opstår flaskehalsen typisk?

Den primære driftsmekanisme for QoS anvendes normalt, når der opstår en flaskehals på et bestemt tidspunkt eller sted i systemet, og hovedfaktoren her er de parametre, du indstiller relateret til båndbredde :

Antag, at dine QoS -indstillinger er indstillet til at overskride den båndbredde , du får fra din internetudbyder. Hvad sker der, hvis din routertrafik ikke prioriteres , fordi systemet "tror", at båndbredden er rimelig? Hvis du i mellemtiden har nået din internetudbyders grænse, er det dem, der bestemmer, hvad der må og ikke må fortsætte med at køre.

Desuden, hvis du indstiller QoS-båndbreddeniveauet lavere end internetudbyderens standard, betyder det, at du skaber en "kunstig" flaskehals, og vi kan kontrollere, overvåge og observere dem via routeren.

Nogle punkter at bemærke for at sikre stabilitet i systemet, herunder indstillinger for uplink og downlink :

Lad os starte med at tjekke den gennemsnitlige forbindelseshastighed, vi bruger fra vores internetudbyder. For at gøre dette kan du bruge nogle tilgængelige online supporttjenester såsom Speakeasy Speed ​​Test og SpeedTest :

Ifølge anbefalinger fra eksperter såvel som mange erfarne brugere bør du indstille QoS til omkring 85% af den værdi, der er opnået fra testen, for at sikre, at systemet fungerer effektivt. Efter at have bestemt Uplink- og Downlink- hastigheden , bør du gradvist øge den med omkring 1-2% hver gang. I nogle særlige tilfælde kan brugerne øge den op til 95% , mens systemet stadig sikrer ydeevne, uden at blive påvirket af bivirkninger.

Hvad sker der, hvis QoS ikke bruges i netværket?

Hvis QoS ikke er korrekt konfigureret, kan det føre til et (eller alle) af følgende problemer:

Forsinke

Når RTP-pakker ikke tildeles en prioritet, leveres de med enhedens standardhastighed. I et overbelastet netværk skal pakkerne transporteres sammen med resten af ​​de ikke-hastede pakker. Selvom netværkslatens i sig selv ikke påvirker kvaliteten af ​​de audiovisuelle data, der leveres, vil den påvirke kommunikationen mellem slutbrugere. Ved 100 ms latenstid vil en person begynde at tale med en anden, når pakker ankommer ude af synkronisering, og ved 300 ms vil samtalen blive uforståelig.

Jitter

Realtidsapplikationer eliminerer standard buffering på transportniveau, så der er ingen mekanisme til at samle indgående pakker i den korrekte rækkefølge. Jitter er den uregelmæssige hastighed, hvormed pakker ankommer til netværket. Det kan resultere i, at pakker ankommer sent og i forkert rækkefølge. Fordi applikationen ikke venter på, at strømmen er korrekt ordnet, tabes pakker, der ikke er i rækkefølge, hvilket resulterer i forvrængning eller huller i den leverede lyd eller video.

Pakketab

Dette er det værst tænkelige scenarie, hvor nogle (eller en del) af pakkerne går tabt på grund af for meget overbelastning på netværksenheder. Når outputkøen på en switch eller router er fuld, opstår der et "tail drop", hvor enheden taber nye pakker, indtil der er kapacitet til rådighed igen.

I alle de tilfælde, du lige har set, kan QoS hjælpe ved at planlægge data, administrere køer og forhindre datatab.

Det er ikke svært at forestille sig, hvordan kommunikation og mediestreaming kan blive alvorligt påvirket uden QoS - især på netværk, der betjener RTP-protokollen. Selv hvis det er perfekt designet, vil kommunikationen først blive vanskelig, derefter forringes, efterhånden som netværkstrafikken stiger, og til sidst blive umulig.

De tre ovennævnte fejl er faktisk meget vigtige for at bestemme kvaliteten af ​​RTP-baseret trafik, som QoS- og netværksovervågningssoftwarevirksomheder som SolarWinds bruger som en metrik.

Netværksværktøjer til QoS-overvågning

SolarWinds NetFlow Trafikanalysator (Gratis prøveperiode)

Det ville være ret uretfærdigt at fortsætte uden at nævne lidt mere om et af de bedste netværksovervågningsværktøjer derude: SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer.

Denne netværksovervågningspakke hjælper med at løse problemer, der kan forårsages af:

- Langsomt netværk : Et langsomt netværk kan påvirke en virksomhed, da det fortsætter med at sænke dataoverførselshastighederne. Medmindre netværksflaskehalse fjernes, vil hele organisationen opleve dårlig forbindelse.

- Langsom kommunikation : En virksomhed, der ikke formår at etablere en klar kommunikationskanal i sit netværk, vil blive lammet. Endnu værre er det, at manglende kommunikation med kunderne vil næsten helt sikkert bringe virksomheden i problemer.

- Uovervåget netværk : Administratorer, der ikke kan overvåge deres netværk ordentligt, vil ikke være i stand til at kende den aktuelle tilstand af deres netværk eller hvordan de skal planlægge fremtidig netværksudvidelse. Uden at overvåge netværket og spore hver enheds ydeevne kan netværksadministratorer ikke træffe informerede beslutninger og vil sandsynligvis forværre problemer med netværkets ydeevne.

Udstyret med Netflow Traffic Analyzer vil netværksadministratorer være i stand til at løse almindeligt forekommende problemer, da værktøjet hjælper med at:

• Hjælper med at implementere QoS og optimere den - gennem feedback på dataflowet
• Gennemgå og rapporter om den nuværende QoS-politikkonfiguration, som informerer designbeslutninger.
• Overvåg båndbreddeforbruget for at bestemme, hvilke applikationer og enheder der optager netværksressourcer - disse kan isoleres, omplanlægges eller deaktiveres.

Et typisk Netflow Traffic Analyzer-dashboard indeholder vigtige oplysninger, som administratorer har brug for til at overvåge statusser og foretage hurtige justeringer af indstillinger. Et eksempel:

Disse rapporter og analyser omfatter: Latens, jitter og pakketab.

Paessler PRTG

En anden mulighed, du kan bruge til at overvåge QoS, er Paessler PRTG. Dette netværksovervågningsværktøjssæt har en dedikeret sektion til overvågning af QoS-ydeevne. Denne funktion viser dine taggede trafikstrømme i realtid og gemmer også dataene til ydeevneanalyse og kapacitetsplanlægning.

PRTG-softwaren inkluderer 4 overvågningssensorer, der dækker 3 forskellige QoS-metoder. De suppleres med en Ping Jitter-sensor, der overvåger regelmæssigheden af ​​pakkeleveringen inden for et flow.

De tre typer QoS, som PRTG kan overvåge, er Standard QoS, Cisco IP-SLA og Cisco CBQoS. Standard QoS-skærme implementeres som envejssensorer eller Round Trip-sensorer. Disse skærme kan fungere på forbindelser på tværs af internettet.

Cisco IP-SLA Sensor er specifikt designet til at overvåge tagget VoIP-trafik på dit netværk. Den registrerer en række forskellige målinger for taletrafik, herunder forsinkelse, latenstid, jitter og Mean Opinion Score (MOS).

Cisco CBQoS Sensor følger en klassebaseret Quality of Service-implementering. CBQoS er en kømetode, og hvis du vil implementere den, skal du overvåge flere indgangspunkter på dine routere og switche. Du opretter mindst 3 virtuelle køer for hver enhed, så der er mere at overvåge.

PRTG kan automatisk opsætte og kortlægge hele din netværksinfrastruktur. Implementering af QoS kræver dog beslutningstagning, så du bliver nødt til selv at opsætte metoden ved at beslutte, hvilke typer netværkstrafik der skal prioriteres.

Med Paessler kan du bruge PRTG gratis, hvis du kun aktiverer op til 100 sensorer. Hvis du har brug for flere, kan du prøve systemet gratis i 30 dage, hvilket inkluderer QoS-overvågning.

Hvordan konfigurerer man QoS?

Kabelroutere og switche kan konfigureres til at prioritere protokoller, der typisk tilgås af routerstyringssoftwaren. Hele processen med at konfigurere QoS-indstillinger er en forholdsvis ligetil opgave, der omfatter:

• Log ind på appen og opret forbindelse til hubben eller switch via den
• Naviger til QoS-konfigurationsmenuen
• Angiv pakkeprioritetsindstillinger

Og dermed vil mediepakker kunne flyde problemfrit over netværket. Hardcore netværksingeniører kan udføre alle ovenstående opgaver via kommandolinjekonfigurationsgrænsefladen.

Hvordan prioriteres RTP-pakker?

QoS-pakkeprioritering kan udføres ved hjælp af to hovedmetoder:

- Klassificering : Denne effektive metode identificerer pakketyper og tildeler deres prioritet ved at markere dem. Identifikationen kan udføres ved hjælp af ACL'er (Access Control Lists), implementering af LAN'er ved hjælp af CoS (Class of Service) eller ved hjælp af switche, der bruger hardwarebaseret QoS-markering.

- Køer : Køer er højtydende hukommelsesbuffere, der findes i routere og switche. Pakker, der passerer gennem dem, opbevares i dedikerede hukommelsesområder, mens de venter på at blive sendt. Når protokoller, såsom RTP, tildeles en højere prioritet, flyttes de til en dedikeret kø, der sender data hurtigere fremad, hvilket reducerer risikoen for at blive tabt. Køer med lavere prioritet får ikke denne behandling.

En vigtig ting at huske her er, at prioritetsmarkeringen af ​​en pakke kun er gyldig inden for det netværk, den blev oprettet i. Når den forlader netværket, bestemmer ejeren af ​​det modtagende netværk dens nye prioritet.

Ting at overveje, når du prioriterer pakker

Nogle ting og tips, der kan være nyttige, når du skal beslutte, hvordan pakker skal prioriteres, inkluderer:

- Det er generelt en god idé at få tildelt prioritetsmarkører af de enheder, der er tættest på datakilden. Dette sikrer, at pakkerne bevæger sig over hele netværket med den korrekte prioritet.

- Den enhed, der vælges til at markere indgående pakker, bør altid være en switch. Dette skyldes, at disse enheder kan balancere trafik på netværket og dele belastningen med andre switche, hvilket reducerer belastningen på deres CPU'er.

- Indgående trafik er næsten altid større end udgående trafik. Internetudbydere allokerer normalt mindre båndbredde til kundernes udgående trafik, og det er der (på den udgående netværkssti), at QoS primært skal anvendes.

Cisco har en anbefaling til, hvordan pakker skal markeres, som vist i dette diagram:

I sidste ende afhænger en QoS-implementerings succes altid af kvaliteten af ​​den politik, der styrer, hvordan pakker klassificeres, markeres og sættes i kø. Politikken skal udformes omhyggeligt for en vellykket QoS-implementering.

Hvad bør QoS ikke bruges til?

Efter at have læst om QoS, tænker du måske på det som et universalmiddel mod netværksbelastning. Til en vis grad kan QoS gøre det meste RTP-kommunikation mere gnidningsfri og tilsyneladende strømline netværkstrafikken. Desværre er QoS ikke en universalløsning på alle netværksproblemer.

Brug aldrig QoS til følgende formål:

Øg båndbredden

Selvom QoS hjælper med at prioritere RTP-pakker og får det til at se ud som om netværket pludselig øger båndbredden, bør det aldrig opfattes på den måde. QoS bør aldrig bruges som et værktøj til at "øge båndbredden", når alt det gør er at bruge eksisterende ressourcer lidt mere effektivt (og til fordel for RTP-pakker).

Overvej i stedet at cache filer for at reducere mængden af ​​data, der kommer og går. Hvis det ikke virker, betyder det, at båndbreddegrænsen er nået. Når en virksomhed når sin båndbreddegrænse, er den eneste mulige løsning at gå ud og købe noget mere netværksudstyr i stedet for at bruge QoS.

Undgå overbelastning af netværket

Hvis nogle applikationer stadig kører og langsomt bruger netværksbåndbredde, er implementering af QoS ikke løsningen. Selvom Skype-opkald endelig kan begynde at komme igennem, vil QoS ikke løse det grundlæggende problem. I sidste ende vil applikationerne "sluge" alle tilgængelige ressourcer og dermed ophæve fordelene ved QoS.

En løsning, der muligvis virker her, er at lede efter ressourcekrævende apps og deaktivere dem eller omplanlægge dem til at køre efter lukketid.

Igen er hele formålet med at konfigurere QoS på dit netværk at sikre, at dine streaming af lyd- og videoopkald ikke halter (eller endda går ned) på grund af netværksbelastning. QoS er ikke et værktøj, der rent faktisk kan øge båndbredden. Det kan heller ikke komme igennem et overbelastet netværk.

En god QoS-implementering forbedrer kvaliteten og hastigheden af ​​kritiske data ved at optimere den allokerede båndbredde, lette mærkningen af ​​pakker, så de identificeres, og tildele bestemte prioriteter. QoS bruger den tilgængelige båndbredde, men udvider den ikke.

Ofte stillede spørgsmål om QoS i netværk

Hvad er forskellen mellem QoS og netværksbegrænsning?

Throttling, også kendt som policing, involverer at sætte en samlet grænse for trafikgennemstrømning og reducere overskydende trafikniveauer. QoS er en metode til at prioritere noget trafik frem for anden og bruge kødannelse, hvorved båndbredden for noget trafik maksimeres på bekostning af båndbredden for anden trafik.

Hvad er DSCP's primære rolle i QoS?

Differentiated Services Code Point (DSCP) vises i pakkeheaderen. Dette er en mulighed på pakkeniveau for at anmode om prioritet fra QoS-styringssoftwaren på netværksenhederne. Netværksadministratoren kan vælge at aktivere eller deaktivere DSCP-registrering på enheden, så denne værdi kan ignoreres til fordel for en anden QoS-kømetode.

Kan du forklare trafikformning i QoS?

Trafikformning er en metode, der bruges af QoS til at få mest muligt ud af netværkskapaciteten. Alle netværk oplever spidsbelastning, og traditionel kapacitetsplanlægning kræver tildeling af båndbredde på spidsbelastningsniveau plus en sikkerhedsmargin. QoS-trafikformning introducerer små forsinkelser på bestemte trafikniveauer for at give et netværk med mindre kapacitet end spidsbelastning mulighed for at håndtere al trafik.

Held og lykke!