Što je QoS? Kako koristiti QoS za veće brzine interneta kada vam je najpotrebniji

WebTech360 - U članku u nastavku predstavit ćemo vam koncept QoS-a - kvalitete usluge na usmjerivačima i voditi vas kroz njega.

Što je QoS?

QoS (kratica za Quality of Service - kvalitetu usluge) je način kontrole prioriteta prometa mrežnog sustava. Ova značajka radi na svim različitim slojevima sustava, ali u ovom testu ćemo se usredotočiti na usmjerivače koji se koriste u kućnim ili osobnim modelima. Točnije, QoS će jasno pokazati svoje učinke na lokacijama gdje se često javljaju uska grla (ili se obično nazivaju uskim grlima), a istovremeno će odlučiti koji je dio prometa važniji od ostatka, na temelju pravila koja korisnik postavlja u vezi s IP adresama, MAC adresama, aktivnim uslugama...

Primjeri korištenja QoS-a u praksi

Da bismo to malo bolje razumjeli, uzmimo za primjer prometnu gužvu na autocesti tijekom prometne špice. Svi vozači na cesti imaju jedan cilj, doći do svog konačnog odredišta. I zato se moraju nastaviti kretati, čak i puževom brzinom.

Tada ih je zvuk sirene hitne pomoći upozorio na vozilo koje je hitno trebalo stići na odredište i moralo je ići ispred njih. Stoga su se vozači maknuli s puta - sada s "prednosti prolaza" hitne pomoći - i pustili ih da prođu.

Slično tome, kada mreža prenosi podatke, postoji i postavka u kojoj se neke vrste podataka tretiraju bolje od svih ostalih. Važni podatkovni paketi moraju stići na odredište mnogo brže od ostalih jer su vremenski osjetljivi i "isteći" će ako ne stignu na vrijeme.

Zašto je QoS važan?

U stara vremena, informacijske i poslovne mreže bile su odvojene cjeline. Telefonski pozivi i udaljena komunikacija obično su se obrađivali mrežom spojenom na RJ11. Pozivi su se pratili pomoću PABX sustava. On je radio odvojeno od IP mreže spojene na RJ45 koja je povezivala prijenosna računala, stolna računala i poslužitelje. Dvije vrste mreža rijetko su se presijecale, osim, na primjer, ako je računalu bila potrebna telefonska linija za spajanje na internet. Primjer takve mreže izgledao bi ovako:

Kada su mreže prenosile samo podatke, brzina je bila manje važna. Danas se interaktivne aplikacije koje prenose zvuk i sliku moraju isporučivati ​​preko mreža velikim brzinama, bez gubitka paketa ili promjena u brzini isporuke.

Ljudi sada obavljaju poslovne pozive koristeći aplikacije za online sastanke poput Skypea, Zooma i GoToMeetinga, koje koriste IP transportne protokole za slanje i primanje video ili audio poruka. Radi brzine, ove važne aplikacije mogu obaviti posao bez administrativnih procesa koje obično zahtijevaju standardni prijenosi podataka.

Gdje se obično javlja usko grlo?

Glavni operativni mehanizam QoS-a obično se primjenjuje kada se u određenom trenutku ili na određenom mjestu u sustavu pojavi usko grlo , a glavni faktor ovdje su parametri koje postavite u vezi s propusnošću :

Pretpostavimo da su vaše QoS postavke postavljene tako da premašuju propusnost koju dobivate od svog davatelja internetskih usluga. Što se događa ako promet vašeg usmjerivača nije prioritetan jer sustav "misli" da je propusnost razumna? U međuvremenu, ako ste dosegli ograničenje svog davatelja internetskih usluga, oni su ti koji odlučuju što smije, a što ne smije nastaviti s radom.

Osim toga, ako postavite razinu QoS propusnosti nižu od standardne koju nudi davatelj internetskih usluga, to znači da stvarate "umjetno" usko grlo, a mi ih možemo kontrolirati, nadzirati i promatrati putem usmjerivača.

Neke stvari koje treba imati na umu kako bi se osigurala stabilnost sustava, uključujući postavke uzlazne i silazne veze :

Započnimo provjerom prosječne brzine veze koju koristimo od našeg davatelja internetskih usluga. Za to možete koristiti neke dostupne online usluge podrške kao što su Speakeasy Speed ​​​​Test i SpeedTest :

Prema preporukama stručnjaka, kao i mnogih iskusnih korisnika, trebali biste postaviti QoS na oko 85% vrijednosti dobivene testom kako biste osigurali učinkovit rad sustava. Nakon određivanja brzine uzlazne i silazne veze , trebali biste je postupno povećavati za oko 1-2% svaki put. U nekim posebnim slučajevima, korisnici je mogu povećati do 95% dok sustav i dalje osigurava performanse, bez ikakvih nuspojava.

Što se događa ako se QoS ne koristi u mreži?

Neispravna konfiguracija QoS-a može dovesti do jednog (ili svih) sljedećih problema:

Odgoditi

Kada RTP paketima nije dodijeljen prioritet, isporučuju se zadanom brzinom uređaja. U preopterećenoj mreži, paketi moraju putovati zajedno s ostatkom nehitnih paketa. Iako sama latencija mreže neće utjecati na kvalitetu isporučenih audiovizualnih podataka, utjecat će na komunikaciju između krajnjih korisnika. Pri latenciji od 100 ms, jedna osoba će početi govoriti preko druge jer paketi stižu neusklađeni, a pri 300 ms, razgovor će postati nerazumljiv.

Jitter

Aplikacije u stvarnom vremenu eliminiraju standardno međuspremništvo na razini transporta, tako da ne postoji mehanizam za ponovno sastavljanje dolaznih paketa u ispravnom redoslijedu. Jitter je nepravilna brzina kojom paketi stižu na mrežu. Može rezultirati kašnjenjem i izvan redoslijeda paketa. Budući da aplikacija ne čeka da se stream ispravno poreda, paketi izvan redoslijeda se odbacuju, što rezultira izobličenjem ili prazninama u isporučenom zvuku ili slici.

Gubitak paketa

Ovo je najgori mogući scenarij u kojem se neki (ili dio) paketa gube zbog prevelikog zagušenja na mrežnim uređajima. Kada je izlazni red preklopnika ili usmjerivača pun, dolazi do prekida repa gdje uređaj odbacuje sve nove pakete dok kapacitet ponovno ne bude dostupan.

U svim slučajevima koje ste upravo vidjeli, QoS može pomoći raspoređivanjem podataka, upravljanjem redovima čekanja i sprječavanjem gubitka podataka.

Nije teško zamisliti kako bi komunikacija i streaming medija mogli biti ozbiljno pogođeni bez QoS-a - posebno na mrežama koje poslužuju RTP protokol. Čak i ako je savršeno dizajniran, komunikacija će s vremenom prvo postati otežana, zatim će se pogoršati kako se mrežni promet povećava, a na kraju će postati i nemoguća.

Tri gore spomenute pogreške zapravo su vrlo važne u određivanju kvalitete prometa temeljenog na RTP-u koji tvrtke za softver za QoS i praćenje mreže poput SolarWindsa koriste kao metriku.

Mrežni alati za praćenje QoS-a

Analizator prometa SolarWinds NetFlow (besplatna probna verzija)

Bilo bi prilično nepravedno nastaviti bez spomena malo više o jednom od najboljih alata za praćenje mreže: SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer.

Ovaj paket za nadzor mreže pomaže u rješavanju problema koje mogu uzrokovati:

- Spora mreža : Spora mreža može utjecati na poslovanje jer nastavlja usporavati brzinu prijenosa podataka. Ako se uska grla u mreži ne uklone, cijela organizacija će imati problema sa slabom povezivošću.

- Spora komunikacija : Poslovanje koje ne uspije uspostaviti jasan komunikacijski kanal unutar svoje mreže bit će paralizirano. Još gore, neuspjeh u jasnoj komunikaciji s kupcima gotovo će sigurno dovesti poslovanje u probleme.

- Nenadzirana mreža : Administratori koji ne mogu pravilno nadzirati svoje mreže neće moći znati trenutno stanje svojih mreža ili kako planirati buduće širenje mreže. Bez nadzora mreže i praćenja performansi svakog uređaja, mrežni upravitelji ne mogu donositi informirane odluke i vjerojatno će pogoršati probleme s performansama mreže.

Opremljeni Netflow Traffic Analyzerom, mrežni administratori moći će riješiti uobičajene probleme, jer alat pomaže:

• Pomaže u implementaciji QoS-a i njegovoj optimizaciji - putem povratnih informacija o protoku podataka
• Pregled i izvješće o trenutnoj konfiguraciji QoS politike, informirajući odluke o dizajnu.
• Pratite korištenje propusnosti kako biste utvrdili koje aplikacije i uređaji zauzimaju mrežne resurse - oni se mogu izolirati, prerasporediti ili onemogućiti.

Tipična nadzorna ploča Netflow Traffic Analyzera sadrži važne informacije koje administratori trebaju za praćenje statusa i brzo prilagođavanje postavki. Primjer:

Ova izvješća i analitike uključuju: latenciju, podrhtavanje i gubitak paketa.

Paessler PRTG

Druga opcija koju možete koristiti za praćenje QoS-a je Paessler PRTG. Ovaj alat za praćenje mreže ima poseban odjeljak za praćenje performansi QoS-a. Ova značajka prikazuje označene tokove prometa u stvarnom vremenu, a također pohranjuje podatke za analizu performansi i planiranje kapaciteta.

PRTG softver uključuje 4 senzora za praćenje, koji pokrivaju 3 različite QoS metode. Dopunjeni su senzorom Ping Jitter koji prati pravilnost isporuke paketa unutar toka.

Tri vrste QoS-a koje PRTG može pratiti su Standard QoS, Cisco IP-SLA i Cisco CBQoS. Standardni QoS monitori implementiraju se kao jednosmjerni senzori ili senzori kružnog putovanja. Ovi monitori mogu raditi na vezama preko interneta.

Cisco IP-SLA senzor posebno je dizajniran za praćenje označenog VoIP prometa na vašoj mreži. Bilježi razne metrike za glasovni promet, uključujući kašnjenje u povratnom toku, latenciju, podrhtavanje i srednju ocjenu mišljenja (MOS).

Cisco CBQoS Sensor slijedi implementaciju kvalitete usluge temeljenu na klasama. CBQoS je metoda čekanja u redu i ako je želite implementirati, morat ćete pratiti više ulaznih točaka na svojim usmjerivačima i preklopnicima. Za svaki uređaj stvarate najmanje 3 virtualna reda čekanja, tako da ima više za praćenje.

PRTG može automatski postaviti i mapirati cijelu vašu mrežnu infrastrukturu. Međutim, implementacija QoS-a zahtijeva donošenje odluka, pa ćete morati sami postaviti metodu odlučivanjem kojim vrstama mrežnog prometa dati prioritet.

Paessler vam omogućuje besplatno korištenje PRTG-a ako aktivirate samo do 100 senzora. Ako vam treba više, možete besplatno isprobati sustav 30 dana, što uključuje praćenje QoS-a.

Kako konfigurirati QoS?

Kabelski usmjerivači i preklopnici mogu se konfigurirati za davanje prioriteta protokolima kojima se obično pristupa putem softverskog paketa za upravljanje usmjerivačima. Cijeli proces konfiguriranja QoS opcija prilično je jednostavan zadatak koji uključuje:

• Prijavite se u aplikaciju i spojite se na hub ili pređite putem njega
• Idite na izbornik za konfiguraciju QoS-a
• Postavljanje opcija prioriteta paketa

I tako će medijski paketi moći nesmetano teći mrežom. Iskusni mrežni inženjeri mogu obavljati sve gore navedene zadatke putem sučelja za konfiguraciju naredbenog retka.

Kako se RTP paketi prioritiziraju?

Prioritizacija QoS paketa može se provesti pomoću dvije glavne metode:

- Klasifikacija : Ova učinkovita metoda identificira vrste paketa i dodjeljuje im prioritet označavanjem. Identifikacija se može provesti pomoću ACL-ova (popisa kontrole pristupa), implementacijom LAN-ova korištenjem CoS-a (klase usluge) ili uz pomoć preklopnika korištenjem hardverskog QoS označavanja.

- Redovi čekanja : Redovi čekanja su visokoučinkoviti memorijski međuspremnici koji se nalaze u usmjerivačima i preklopnicima. Paketi koji prolaze kroz njih drže se u namjenskim memorijskim područjima dok čekaju slanje. Kada se protokolima, poput RTP-a, dodijeli viši prioritet, premještaju se u namjenski red koji brže prenosi podatke naprijed, čime se smanjuje rizik od gubitka. Redovi čekanja nižeg prioriteta ne dobivaju ovaj tretman.

Važno je zapamtiti da označavanje prioriteta paketa vrijedi samo unutar mreže u kojoj je kreiran. Nakon što napusti mrežu, vlasnik mreže primatelja određuje njegov novi prioritet.

Stvari koje treba uzeti u obzir prilikom određivanja prioriteta paketa

Neki savjeti i stvari koji mogu biti korisni pri odlučivanju o prioritetima paketa uključuju:

- Općenito je dobra ideja da uređaji najbliži izvoru podataka dodijele oznake prioriteta. To osigurava da paketi putuju cijelom mrežom s ispravnim prioritetom.

- Uređaj odabran za označavanje dolaznih paketa uvijek bi trebao biti preklopnik. To je zato što ti uređaji mogu uravnotežiti promet na mreži i dijeliti teret s drugim preklopnicima, čime se smanjuje opterećenje njihovih procesora.

- Dolazni promet je gotovo uvijek veći od odlaznog prometa. Davatelji internetskih usluga obično dodjeljuju manju propusnost odlaznom prometu korisnika i upravo tu (na odlaznom mrežnom putu) se uglavnom treba primijeniti QoS.

Cisco ima preporuku za označavanje paketa kao što je prikazano na ovom dijagramu:

U konačnici, uspjeh implementacije QoS-a uvijek ovisi o kvaliteti politike koja upravlja načinom klasificiranja, označavanja i stavljanja u red čekanja paketa. Politika mora biti pažljivo izrađena za uspješnu implementaciju QoS-a.

Za što se QoS ne bi trebao koristiti?

Nakon što pročitate o QoS-u, mogli biste ga smatrati čarobnim lijekom za zagušenje mreže. Do određene mjere, QoS može učiniti većinu RTP komunikacija glatkijom i naizgled pojednostaviti mrežni promet. Nažalost, QoS nije univerzalno rješenje za svaki mrežni problem.

Nikada ne koristite QoS u sljedeće svrhe:

Povećanje propusnosti

Iako QoS pomaže u određivanju prioriteta RTP paketa i stvara dojam kao da mreža iznenada povećava propusnost, nikada se ne bi smjelo tako shvatiti. QoS se nikada ne bi smio koristiti kao alat za "povećanje propusnosti", kada sve što radi jest da malo učinkovitije koristi postojeće resurse (i u korist RTP paketa).

Umjesto toga, razmislite o predmemoriranju datoteka kako biste smanjili količinu podataka koji dolaze i odlaze. Ako to ne uspije, to znači da je dosegnuto ograničenje propusnosti. Kada tvrtka dosegne ograničenje propusnosti, jedina održiva opcija je kupiti dodatnu mrežnu opremu, a ne koristiti QoS.

Spriječite preopterećenje mreže

Ako neke aplikacije još uvijek rade i polako troše mrežnu propusnost, implementacija QoS-a nije rješenje. Iako Skype pozivi konačno mogu početi dolaziti, QoS neće riješiti korijen problema. U konačnici, aplikacije će "progutati" sve dostupne resurse, negirajući prednosti QoS-a.

Jedno rješenje koje bi ovdje moglo funkcionirati jest potražiti aplikacije koje troše puno resursa i onemogućiti ih ili preraspodijeliti da se pokreću nakon radnog vremena.

Ponovno, cijela svrha konfiguriranja QoS-a na vašoj mreži je osigurati da vaši streaming audio i video pozivi ne kasne (ili se čak ne ruše) zbog zagušenja mreže. QoS nije alat koji zapravo može povećati propusnost. Također ne može proći kroz zagušenu mrežu.

Dobra implementacija QoS-a poboljšava kvalitetu i brzinu kritičnih podataka optimizacijom dodijeljene propusnosti, olakšavanjem označavanja paketa radi njihove identifikacije i dodjeljivanjem određenih prioriteta. QoS koristi dostupnu propusnost, ali je ne proširuje.

Često postavljana pitanja o QoS-u u mrežama

Koja je razlika između QoS-a i ograničavanja mreže?

Usporavanje, također poznato kao upravljanje, uključuje postavljanje ukupnog ograničenja propusnosti prometa i smanjenje prekomjerne razine prometa. QoS je metoda davanja prioriteta određenom prometu nad drugim i korištenje redova čekanja, čime se maksimizira propusnost za određeni promet na štetu propusnosti za drugi promet.

Koja je glavna uloga DSCP-a u QoS-u?

Kodna točka diferenciranih usluga (DSCP) pojavljuje se u zaglavlju paketa. Ovo je prilika na razini paketa za traženje prioriteta od softvera za upravljanje QoS-om na mrežnim uređajima. Upravitelj mreže može odabrati hoće li omogućiti ili onemogućiti otkrivanje DSCP-a na uređaju, tako da se ova vrijednost može zanemariti u korist druge metode čekanja QoS-a.

Možete li objasniti oblikovanje prometa u QoS-u?

Oblikovanje prometa je metoda koju QoS koristi za postizanje najbolje vrijednosti iz mrežnog kapaciteta. Sve mreže doživljavaju vršnu potražnju, a tradicionalno planiranje kapaciteta zahtijeva osiguravanje propusnosti na vršnoj razini plus sigurnosnu marginu. Oblikovanje QoS prometa uvodi mala kašnjenja u određeni promet kako bi se mreži s manjim kapacitetom od vršne potražnje omogućilo da primi sav promet.

Sretno!