Mi a QoS? Hogyan használhatjuk a QoS-t gyorsabb internetsebesség eléréséhez, amikor a legnagyobb szükség van rá?

WebTech360 - Az alábbi cikkben bemutatjuk és végigvezetjük Önt a QoS - a szolgáltatásminőség (QoS) koncepciójának megismerésében routereszközökön.

Mi a QoS?

A QoS (a Quality of Service rövidítése) a hálózati rendszer forgalmi prioritásának szabályozására szolgáló módszer. Ez a funkció a rendszer minden rétegén működik, de ebben a tesztben az otthoni vagy személyes modellekben használt routereszközökre fogunk összpontosítani. Pontosabban, a QoS egyértelműen bemutatja hatásait azokon a helyeken, ahol gyakran fordulnak elő szűk keresztmetszetek (vagy általában szűk keresztmetszeteknek nevezik őket), és ugyanakkor eldönti, hogy a forgalom melyik része fontosabb a többinél, a felhasználó által az IP-címekre, MAC-címekre, aktív szolgáltatásokra... vonatkozóan beállított szabályok alapján.

QoS használati esetek a gyakorlatban

Hogy jobban megértsük, vegyük például egy csúcsforgalomban kialakult autópálya-dugót. Minden úton lévő sofőrnek egyetlen célja van: elérni a végállomást. Ezért folyamatosan haladniuk kell, akár csigalassúsággal is.

Aztán a mentőautó szirénájának hangja figyelmeztette őket egy járműre, amelynek sürgősen meg kellett érkeznie a célállomására, és előttük kellett haladnia. A sofőrök félreálltak – most már a mentőautó „elsőbbségét” élvezve –, és elengedték.

Hasonlóképpen, amikor egy hálózat adatokat továbbít, bizonyos adattípusokat jobban kezel, mint másokat. A fontos adatcsomagoknak sokkal gyorsabban kell elérkezniük a célállomásukhoz, mint a többinek, mivel időérzékenyek, és „lejárnak”, ha nem érkeznek meg időben.

Miért fontos a QoS?

Régen az információs hálózatok és az üzleti hálózatok különálló entitások voltak. A telefonhívásokat és a távoli kommunikációt jellemzően egy RJ11-hez csatlakoztatott hálózat kezelte. A hívásokat egy alközponti rendszer figyelte. Ez külön működött az RJ45-höz csatlakoztatott IP-hálózattól, amely laptopokat, asztali számítógépeket és szervereket kötött össze. A kétféle hálózat ritkán metszette egymást, kivéve például, ha egy számítógépnek telefonvonalra volt szüksége az internethez való csatlakozáshoz. Egy ilyen hálózat például így nézne ki:

Amikor a hálózatok csak adatokat továbbítottak, a sebesség kevésbé volt fontos. Manapság az interaktív, hangot és videót hordozó alkalmazásokat nagy sebességgel kell hálózatokon keresztül kézbesíteni, csomagvesztés vagy a kézbesítési sebesség ingadozása nélkül.

Az emberek ma már online találkozóalkalmazásokon, például Skype-on, Zoomon és GoToMeetingen keresztül bonyolítanak üzleti hívásokat , amelyek IP-átviteli protokollokat használnak video- vagy hangüzenetek küldésére és fogadására. A sebesség érdekében ezek a fontos alkalmazások a szokásos adatátvitelhez jellemző adminisztratív folyamatok nélkül is elvégezhetik a feladatot.

Hol alakul ki általában a szűk keresztmetszet?

A QoS fő működési mechanizmusát általában akkor alkalmazzák, amikor a rendszer egy adott időpontjában vagy helyén szűk keresztmetszet lép fel, és itt a fő tényező a sávszélességgel kapcsolatos beállított paraméterek :

Tegyük fel, hogy a QoS- beállításaid meghaladják az internetszolgáltatódtól kapott sávszélességet. Mi történik, ha az útválasztó forgalma nem kap prioritást , mert a rendszer „úgy gondolja”, hogy a sávszélesség megfelelő ? Eközben, ha elérted az internetszolgáltatód korlátját, ők döntik el, hogy mi futhat tovább és mi nem.

Emellett, ha a QoS sávszélesség-szintet alacsonyabbra állítod, mint az internetszolgáltató szabványa, az azt jelenti, hogy "mesterséges" szűk keresztmetszetet hozol létre, és ezeket a routeren keresztül tudjuk vezérelni, monitorozni és megfigyelni.

Néhány szempont, amit érdemes megjegyezni a rendszer stabilitásának biztosítása érdekében, beleértve az Uplink és Downlink beállításokat :

Kezdjük azzal, hogy ellenőrizzük az internetszolgáltatónk által használt átlagos kapcsolati sebességet. Ehhez használhatsz néhány elérhető online támogatási szolgáltatást, például a Speakeasy Speed ​​​​Test és a SpeedTest szolgáltatást :

Szakértők és számos tapasztalt felhasználó ajánlásai szerint a QoS-t a teszt során kapott érték körülbelül 85% -ára kell beállítani a rendszer hatékony működésének biztosítása érdekében. A fel- és letöltési sebesség meghatározása után fokozatosan, alkalmanként körülbelül 1-2% -kal kell növelni. Bizonyos speciális esetekben a felhasználók akár 95% -ra is növelhetik, miközben a rendszer továbbra is biztosítja a teljesítményt, mellékhatások nélkül.

Mi történik, ha a hálózatban nem használják a QoS-t?

A QoS nem megfelelő konfigurálása a következő problémák egyikéhez (vagy mindegyikéhez) vezethet:

Késleltetés

Amikor az RTP csomagok nem kapnak prioritást, akkor az eszköz alapértelmezett sebességével kerülnek kézbesítésre. Torlódott hálózatban a csomagoknak a többi nem sürgős csomaggal együtt kell utazniuk. Bár maga a hálózati késleltetés nem befolyásolja a kézbesített audiovizuális adatok minőségét, a végfelhasználók közötti kommunikációt igen. 100 ms késleltetésnél az egyik személy elkezd átbeszélni a másikat, mivel a csomagok szinkronban érkeznek, 300 ms-nál pedig a beszélgetés érthetetlenné válik.

Remegés

A valós idejű alkalmazások kiküszöbölik a szabványos szállítási szintű pufferelést, így nincs mechanizmus a bejövő csomagok helyes sorrendbe állítására. A jitter a csomagok hálózatra érkezésének szabálytalan sebessége. Ez azt eredményezheti, hogy a csomagok késve és sorrenden kívül érkeznek. Mivel az alkalmazás nem várja meg a folyam megfelelő sorrendbe állítását, a sorrenden kívüli csomagok eldobódnak, ami torzulást vagy réseket eredményez a kézbesített hangban vagy videóban.

Csomagvesztés

Ez a legrosszabb eset, amikor a csomagok egy része (vagy egy része) elveszik a hálózati eszközök túl nagy torlódása miatt. Amikor egy kapcsoló vagy router kimeneti sora megtelik, egyfajta farokesés történik, ahol az eszköz eldobja az új csomagokat, amíg a kapacitás újra elérhetővé nem válik.

Az összes imént látott esetben a QoS segíthet az adatok ütemezésében, a sorok kezelésében és az adatvesztés megelőzésében.

Nem nehéz elképzelni, hogy a kommunikáció és a média streaming mennyire súlyosan befolyásolható QoS nélkül – különösen az RTP protokollt kiszolgáló hálózatokon. Még ha tökéletesen is van megtervezve, a kommunikáció végül nehézzé válik, majd a hálózati forgalom növekedésével romlik, végül pedig lehetetlenné válik.

A fent említett három hiba valójában nagyon fontos az RTP-alapú forgalom minőségének meghatározásában, amelyet a QoS és a hálózatfigyelő szoftvercégek, mint például a SolarWinds, metrikaként használnak.

Hálózati eszközök a QoS monitorozásához

SolarWinds NetFlow forgalomelemző (ingyenes próbaverzió)

Elég igazságtalan lenne folytatni anélkül, hogy megemlítenénk egy kicsit többet az egyik legjobb hálózatfigyelő eszközről: a SolarWinds NetFlow Traffic Analyzerről.

Ez a hálózatfigyelő csomag segít megoldani a következő problémákat:

- Lassú hálózat : A lassú hálózat hatással lehet a vállalkozásra, mivel folyamatosan lassítja az adatátviteli sebességet. Hacsak a hálózati szűk keresztmetszeteket nem szüntetik meg, a teljes szervezet gyenge csatlakozással fog szembesülni.

- Lassú kommunikáció : Egy olyan vállalkozás, amely nem hoz létre egyértelmű kommunikációs csatornát a hálózatán belül, megbénul. Ami még rosszabb, ha nem kommunikál egyértelműen az ügyfelekkel, az szinte biztosan bajba sodorja a vállalkozást.

- Nem felügyelt hálózat : Azok a rendszergazdák, akik nem tudják megfelelően felügyelni hálózataikat, nem lesznek képesek megismerni hálózataik aktuális állapotát, és nem tudják megtervezni a jövőbeni hálózatbővítést. A hálózat felügyelete és az egyes eszközök teljesítményének nyomon követése nélkül a hálózatkezelők nem tudnak megalapozott döntéseket hozni, és valószínűleg súlyosbítják a hálózati teljesítményproblémákat.

A Netflow Traffic Analyzerrel felszerelve a hálózati rendszergazdák képesek lesznek megoldani a gyakran előforduló problémákat, mivel az eszköz segít:

• Segít a QoS megvalósításában és optimalizálásában – adatfolyam-visszajelzés révén
• Tekintse át és jelentést készítsen az aktuális QoS-szabályzat-konfigurációról, ezáltal tájékoztassa a tervezési döntéseket.
• Figyelemmel kísérheti a sávszélesség-használatot, hogy megállapítsa, mely alkalmazások és eszközök foglalják le a hálózati erőforrásokat – ezek elkülöníthetők, átütemezhetők vagy letilthatók.

Egy tipikus Netflow Traffic Analyzer irányítópult fontos információkat tartalmaz, amelyekre a rendszergazdáknak szükségük van az állapotok figyeléséhez és a beállítások gyors módosításához. Példa:

Ezek a jelentések és elemzések a következőket tartalmazzák: késleltetés, időzítés és csomagvesztés.

Paessler PRTG

Egy másik lehetőség a QoS monitorozására a Paessler PRTG. Ennek a hálózatfigyelő eszközkészletnek van egy külön része a QoS teljesítményének monitorozására. Ez a funkció valós időben mutatja a címkézett forgalmi folyamatokat, és az adatokat teljesítményelemzés és kapacitástervezés céljából is tárolja.

A PRTG szoftver 4 monitorozó érzékelőt tartalmaz, amelyek 3 különböző QoS módszert fednek le. Ezeket kiegészíti egy Ping Jitter érzékelő, amely a csomagok kézbesítésének szabályosságát figyeli egy folyamaton belül.

A PRTG által monitorozható három QoS-típus a standard QoS, a Cisco IP-SLA és a Cisco CBQoS. A standard QoS-monitorok egyirányú érzékelőként vagy oda-vissza érzékelőként vannak megvalósítva. Ezek a monitorok az interneten keresztüli kapcsolatokon működhetnek.

A Cisco IP-SLA érzékelőt kifejezetten a hálózaton belüli címkézett VoIP-forgalom figyelésére tervezték. Számos mérőszámot rögzít a hangforgalomról, beleértve az oda-vissza késleltetést, a késleltetést, a jittert és az átlagos véleménypontszámot (MOS).

A Cisco CBQoS érzékelő osztályalapú szolgáltatásminőségi megvalósítást követ. A CBQoS egy sorbaállítási módszer, és ha meg szeretné valósítani, több belépési pontot kell figyelnie az útválasztókon és switcheken. Legalább 3 virtuális sort kell létrehoznia minden eszközhöz, így több figyelnivaló van.

A PRTG automatikusan beállítja és feltérképezi az összes hálózati infrastruktúrát. A QoS megvalósítása azonban döntéshozatalt igényel, így Önnek kell beállítania a módszert azáltal, hogy eldönti, hogy mely típusú hálózati forgalmat részesíti előnyben.

A Paessler ingyenesen lehetővé teszi a PRTG használatát, ha csak legfeljebb 100 érzékelőt aktiválsz. Ha többre van szükséged, 30 napig ingyenesen kipróbálhatod a rendszert, amely magában foglalja a QoS-figyelést.

Hogyan kell beállítani a QoS-t?

A kábeles routerek és switchek konfigurálhatók úgy, hogy rangsorolják azokat a protokollokat, amelyekhez jellemzően az útválasztó-kezelő szoftvercsomag fér hozzá. A QoS-beállítások konfigurálásának teljes folyamata egy meglehetősen egyszerű feladat, amely a következőket tartalmazza:

• Jelentkezz be az alkalmazásba, és csatlakozz a hubhoz, vagy válts át rajta keresztül.
• Navigáljon a QoS konfigurációs menübe
• Csomagprioritási beállítások megadása

Így a médiacsomagok zökkenőmentesen tudnak majd áramlani a hálózaton. A profi hálózati mérnökök a fent felsorolt ​​összes feladatot a parancssori konfigurációs felületen keresztül tudják végrehajtani.

Hogyan rangsorolják az RTP csomagokat?

A QoS csomagok priorizálása két fő módszerrel történhet:

- Osztályozás : Ez a hatékony módszer azonosítja a csomagtípusokat, és megjelöléssel rendeli hozzájuk a prioritást. Az azonosítás elvégezhető ACL-ek (hozzáférési vezérlőlisták) segítségével, LAN-ok CoS (szolgáltatásosztály) használatával történő megvalósításával, vagy hardveres QoS-jelölést használó switchek segítségével.

- Várólisták : A várólisták nagy teljesítményű memóriapufferek, amelyek útválasztókban és kapcsolókban találhatók. Az áthaladó csomagok dedikált memóriaterületeken tárolódnak, amíg küldésre várnak. Amikor a protokollok, például az RTP, magasabb prioritást kapnak, egy dedikált várólistába kerülnek, amely gyorsabban továbbítja az adatokat, ezáltal csökkentve az adatvesztés kockázatát. Az alacsonyabb prioritású várólisták nem részesülnek ilyen kezelésben.

Fontos megjegyezni, hogy egy csomag prioritásjelölése csak abban a hálózatban érvényes, amelyben létrehozták. Miután elhagyta a hálózatot, a fogadó hálózat tulajdonosa határozza meg az új prioritását.

A csomagok rangsorolásakor figyelembe veendő dolgok

Néhány dolog és tipp, ami hasznos lehet a csomagok rangsorolásának eldöntésekor:

- Általában jó ötlet, ha a prioritásjelzőket az adatforráshoz legközelebbi eszközök rendelik hozzá. Ez biztosítja, hogy a csomagok a teljes hálózaton a megfelelő prioritással haladjanak.

- A bejövő csomagok megjelölésére kiválasztott eszköznek mindig egy switchnek kell lennie. Ez azért van, mert ezek az eszközök képesek elosztani a forgalmat a hálózaton, és megosztani a terhelést más switchekkel, ezáltal csökkentve a processzorok terhelését.

- A bejövő forgalom szinte mindig nagyobb, mint a kimenő. Az internetszolgáltatók általában kevesebb sávszélességet osztanak ki az ügyfelek kimenő forgalmának, és itt (a kimenő hálózati útvonalon) kell elsősorban a QoS-t alkalmazni.

A Cisco az alábbi ábrán látható módon javasolja a csomagok megjelölését:

Végső soron a QoS megvalósításának sikere mindig a csomagok osztályozását, megjelölését és sorba állítását szabályozó szabályzat minőségétől függ. A sikeres QoS megvalósításhoz a szabályzatot gondosan kell kidolgozni.

Mire NEM szabad használni a QoS-t?

Miután olvastál a QoS-ról, talán úgy gondolsz rá, mint egy csodaszerre a hálózati torlódásokra. Bizonyos mértékig a QoS a legtöbb RTP kommunikációt gördülékenyebbé teheti, és látszólag korszerűsítheti a hálózati forgalmat. Sajnos a QoS nem minden hálózati problémára kínál univerzális megoldást.

Soha ne használja a QoS-t a következő célokra:

Növelje a sávszélességet

Bár a QoS segít az RTP csomagok rangsorolásában, és azt a látszatot kelti, mintha a hálózat hirtelen növelné a sávszélességet, soha nem szabad így értelmezni. A QoS-t soha nem szabad a „sávszélesség növelésének” eszközeként használni, amikor csupán a meglévő erőforrásokat használja egy kicsit hatékonyabban (és az RTP csomagok javára).

Ehelyett érdemes lehet fájlok gyorsítótárazását használni a bejövő és kimenő adatok mennyiségének csökkentése érdekében. Ha ez nem működik, az azt jelenti, hogy elérte a sávszélesség-korlátot. Amikor egy vállalat eléri a sávszélesség-korlátját, az egyetlen járható út a további hálózati berendezések vásárlása a QoS használata helyett.

Tartsa távol a hálózatot a túlterheléstől

Ha néhány alkalmazás még fut, és lassan fogyasztja a hálózati sávszélességet, a QoS megvalósítása nem jelent megoldást. Bár a Skype-hívások végre elkezdhetnek működni, a QoS nem fogja megoldani a kiváltó problémát. Végső soron az alkalmazások „lenyelik” az összes rendelkezésre álló erőforrást, semlegesítve a QoS előnyeit.

Az egyik megoldás, ami itt működhet, az erőforrás-igényes alkalmazások keresése és letiltása, vagy átütemezése munkaidőn túli futtatásra.

Ismétlem, a QoS konfigurálásának célja a hálózaton az, hogy a streamelt hang- és videohívások ne késsenek (vagy akár ne omoljanak össze) a hálózati torlódás miatt. A QoS nem olyan eszköz, amely ténylegesen növelheti a sávszélességet. Ráadásul nem is tud átjutni egy túlterhelt hálózaton.

Egy jó QoS-megvalósítás javítja a kritikus adatok minőségét és sebességét azáltal, hogy optimalizálja a lefoglalt sávszélességet, megkönnyíti a csomagok azonosítását segítő címkézést és meghatározott prioritások hozzárendelését. A QoS a rendelkezésre álló sávszélességet használja, de nem bővíti azt.

Gyakran ismételt kérdések a hálózatépítésben alkalmazott QoS-ról

Mi a különbség a QoS és a hálózati fojtás között?

A fojtás, más néven rendfenntartás, a forgalom áteresztőképességének általános korlátozását és a túlzott forgalom csökkentését jelenti. A QoS egy olyan módszer, amely bizonyos forgalmat másokkal szemben rangsorol, és sorban állást alkalmaz, ezáltal maximalizálva a sávszélességet bizonyos forgalom számára más forgalom sávszélességének rovására.

Mi a DSCP fő szerepe a QoS-ben?

A differenciált szolgáltatások kódpontja (DSCP) megjelenik a csomag fejlécében. Ez egy csomagszintű lehetőség prioritás kérésére a hálózati eszközök QoS-kezelő szoftverétől. A hálózatkezelő engedélyezheti vagy letilthatja a DSCP felderítést az eszközön, így ez az érték figyelmen kívül hagyható egy másik QoS-sorbaállítási módszer javára.

El tudnád magyarázni a forgalomformálást a QoS-ben?

A forgalomformálás a QoS (szolgáltatásminőség-szolgáltatás) egyik módszere, amely a hálózati kapacitás maximális kihasználására szolgál. Minden hálózatban csúcsidőszaki igény jelentkezik, és a hagyományos kapacitástervezés megköveteli a sávszélesség biztosítását a csúcsidőszakban, plusz egy biztonsági ráhagyást. A QoS forgalomformálása bizonyos forgalmaknál kis késleltetéseket vezet be, hogy a csúcsidőszaki igénynél kisebb kapacitású hálózat az összes forgalmat ki tudja szolgálni.

Sok szerencsét!