Hva er QoS? Hvordan bruke QoS for raskere internetthastigheter når du trenger det som mest

WebTech360 – I artikkelen nedenfor vil vi introdusere og veilede deg til å lære om konseptet QoS – Quality of Service på ruterenheter.

Hva er QoS?

QoS (forkortelse for Quality of Service) er en måte å kontrollere trafikkprioriteten til nettverkssystemet. Denne funksjonen fungerer på alle forskjellige lag i systemet, men i denne testen vil vi fokusere på ruterenheter som brukes i hjemme- eller personlige modeller. Mer spesifikt vil QoS tydelig demonstrere effektene sine på steder der flaskehalser ofte oppstår (eller ofte kalt flaskehalser), og samtidig bestemme hvilken del av trafikken som er viktigere enn resten, basert på reglene som brukeren setter opp relatert til IP-adresser, MAC-adresser, aktive tjenester...

QoS-brukstilfeller i praksis

For å forstå det litt bedre, la oss ta eksemplet med en trafikkork på en motorvei i rushtiden. Alle sjåførene på veien har ett mål, å nå sin endelige destinasjon. Og derfor må de fortsette å bevege seg, selv i sneglefart.

Så varslet lyden av en ambulansesirene dem om et kjøretøy som måtte komme seg raskt til destinasjonen sin og som måtte kjøre foran dem. Så sjåførene flyttet seg ut av veien – nå ambulansens «forkjøringsrett» – og lot den passere.

På samme måte, når et nettverk overfører data, har det også et oppsett der noen typer data behandles bedre enn alle andre. Viktige datapakker må nå destinasjonen mye raskere enn resten, fordi de er tidsfølsomme og vil "utløpe" hvis de ikke ankommer i tide.

Hvorfor er QoS viktig?

I gamle dager var informasjonsnettverk og forretningsnettverk separate enheter. Telefonsamtaler og fjernkommunikasjon ble vanligvis håndtert av et RJ11-tilkoblet nettverk. Samtaler ble overvåket av et PABX-system. Dette kjørte separat fra det RJ45-tilkoblede IP-nettverket som koblet sammen bærbare datamaskiner, stasjonære datamaskiner og servere. De to nettverkstypene krysset sjelden hverandre, med mindre for eksempel en datamaskin trengte en telefonlinje for å koble seg til Internett. Et eksempel på et slikt nettverk ville se slik ut:

Da nettverk bare overførte data, var hastighet mindre viktig. I dag må interaktive applikasjoner som bærer lyd og video leveres over nettverk med høye hastigheter, uten pakketap eller variasjon i leveringshastighet.

Folk foretar nå forretningssamtaler ved hjelp av nettmøteprogrammer som Skype, Zoom og GoToMeeting, som bruker IP-transportprotokoller for å sende og motta video- eller lydmeldinger. For hastighetens skyld kan disse viktige programmene få jobben gjort uten de administrative prosessene som vanlige dataoverføringer vanligvis krever.

Hvor oppstår vanligvis flaskehalser?

Hovedmekanismen for QoS brukes vanligvis når en flaskehals oppstår på et bestemt tidspunkt eller sted i systemet, og hovedfaktoren her er parameterne du angir relatert til båndbredde :

Anta at QoS -innstillingene dine er satt til å overskride båndbredden du får fra internettleverandøren din. Hva skjer hvis rutertrafikken din ikke prioriteres fordi systemet «tror» at båndbredden er rimelig? Hvis du i mellomtiden har nådd internettleverandørens grense, er det de som bestemmer hva som får og ikke får fortsette å kjøre.

Dessuten, hvis du setter QoS-båndbreddenivået lavere enn internettleverandørens standard, betyr det at du lager en "kunstig" flaskehals, og vi kan kontrollere, overvåke og observere dem gjennom ruteren.

Noen punkter å merke seg for å sikre stabilitet i systemet, inkludert innstillinger for opplink og nedlink :

La oss begynne med å sjekke gjennomsnittshastigheten på forbindelsen vår fra internettleverandøren. For å gjøre dette kan du bruke noen tilgjengelige online støttetjenester som Speakeasy Speed ​​Test og SpeedTest :

I følge anbefalinger fra eksperter så vel som mange erfarne brukere, bør du sette QoS til omtrent 85 % av verdien som ble oppnådd fra testen for å sikre at systemet fungerer effektivt. Etter at du har bestemt opplink- og nedlinkhastigheten , bør du gradvis øke den med omtrent 1–2 % hver gang. I noen spesielle tilfeller kan brukere øke den opptil 95 % mens systemet fortsatt sikrer ytelse, uten å bli påvirket av noen bivirkninger.

Hva skjer hvis QoS ikke brukes i nettverket?

Hvis QoS ikke er riktig konfigurert, kan det føre til ett (eller alle) av følgende problemer:

Utsette

Når RTP-pakker ikke er tildelt en prioritet, leveres de med enhetens standardhastighet. I et overbelastet nettverk må pakkene reise sammen med resten av de ikke-hastede pakkene. Selv om nettverksforsinkelsen i seg selv ikke vil påvirke kvaliteten på de audiovisuelle dataene som leveres, vil den påvirke kommunikasjonen mellom sluttbrukere. Ved 100 ms forsinkelse vil én person begynne å snakke med en annen når pakker ankommer usynkronisert, og ved 300 ms vil samtalen bli uforståelig.

Jitter

Sanntidsapplikasjoner eliminerer standard bufring på transportnivå, så det finnes ingen mekanisme for å sette sammen innkommende pakker i riktig rekkefølge. Jitter er den uregelmessige hastigheten pakker ankommer nettverket med. Det kan føre til at pakker ankommer sent og i feil rekkefølge. Fordi applikasjonen ikke venter på at strømmen skal være riktig ordnet, blir pakker i feil rekkefølge droppet, noe som resulterer i forvrengning eller hull i den leverte lyden eller videoen.

Pakketap

Dette er verst tenkelige scenario der noen (eller en del) av pakkene går tapt på grunn av for mye overbelastning på nettverksenheter. Når utgangskøen til en svitsj eller ruter er full, oppstår et «tail drop» der enheten mister nye pakker inntil kapasiteten er tilgjengelig igjen.

I alle tilfellene du nettopp så, kan QoS hjelpe ved å planlegge data, administrere køer og forhindre datatap.

Det er ikke vanskelig å forestille seg hvordan kommunikasjon og mediestrømming kan bli alvorlig påvirket uten QoS – spesielt på nettverk som betjener RTP-protokollen. Selv om den er perfekt designet, vil kommunikasjonen til slutt først bli vanskelig, deretter forringes etter hvert som nettverkstrafikken øker, og til slutt bli umulig.

De tre feilene nevnt ovenfor er faktisk svært viktige for å bestemme kvaliteten på RTP-basert trafikk som QoS- og nettverksovervåkingsprogramvareselskaper som SolarWinds bruker som en beregning.

Nettverksverktøy for QoS-overvåking

SolarWinds NetFlow Trafikkanalysator (gratis prøveversjon)

Det ville være ganske urettferdig å fortsette uten å nevne litt mer om et av de beste nettverksovervåkingsverktøyene der ute: SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer.

Denne nettverksovervåkingspakken hjelper med å løse problemer som kan være forårsaket av:

– Tregt nettverk : Et tregt nettverk kan påvirke en bedrift ettersom det fortsetter å redusere dataoverføringshastigheten. Med mindre flaskehalser i nettverket fjernes, vil hele organisasjonen oppleve dårlig tilkobling.

– Treg kommunikasjon : En bedrift som ikke klarer å etablere en tydelig kommunikasjonskanal i nettverket sitt, vil bli lammet. Enda verre er det at manglende kommunikasjon med kundene nesten helt sikkert vil føre til problemer for bedriften.

– Uovervåket nettverk : Administratorer som ikke kan overvåke nettverkene sine ordentlig, vil ikke kunne vite den nåværende tilstanden til nettverkene sine eller hvordan de skal planlegge fremtidig nettverksutvidelse. Uten å overvåke nettverket og spore ytelsen til hver enhet, kan ikke nettverksadministratorer ta informerte beslutninger og vil sannsynligvis forverre problemer med nettverksytelsen.

Utstyrt med Netflow Traffic Analyzer vil nettverksadministratorer kunne løse vanlige problemer, ettersom verktøyet hjelper med å:

• Bidrar til å implementere QoS og optimalisere den – gjennom tilbakemeldinger om dataflyt
• Gjennomgå og rapporter om gjeldende QoS-policykonfigurasjon, som informerer designbeslutninger.
• Overvåk båndbreddebruken for å finne ut hvilke applikasjoner og enheter som bruker nettverksressurser – disse kan isoleres, omplanlegges eller deaktiveres.

Et typisk Netflow Traffic Analyzer-dashbord inneholder viktig informasjon som administratorer trenger for å overvåke statuser og gjøre raske justeringer av innstillinger. Et eksempel:

Disse rapportene og analysene inkluderer: latens, jitter og pakketap.

Paessler PRTG

Et annet alternativ du kan bruke for å overvåke QoS er Paessler PRTG. Dette verktøysettet for nettverksovervåking har en egen seksjon for overvåking av QoS-ytelse. Denne funksjonen viser deg merkede trafikkflyter i sanntid, og den lagrer også dataene for ytelsesanalyse og kapasitetsplanlegging.

PRTG-programvaren inkluderer fire overvåkingssensorer som dekker tre forskjellige QoS-metoder. De suppleres med en Ping Jitter-sensor som overvåker regelmessigheten til pakkeleveringen i en flyt.

De tre typene QoS som PRTG kan overvåke er Standard QoS, Cisco IP-SLA og Cisco CBQoS. Standard QoS-monitorer implementeres som enveissensorer eller Round Trip-sensorer. Disse monitorene kan operere på tilkoblinger over Internett.

Cisco IP-SLA Sensor er spesielt utviklet for å overvåke tagget VoIP-trafikk på nettverket ditt. Den registrerer en rekke målinger for taletrafikk, inkludert tur-retur-forsinkelse, latens, jitter og gjennomsnittlig meningsscore (MOS).

Cisco CBQoS Sensor følger en klassebasert implementering av tjenestekvalitet (Quality of Service). CBQoS er en kømetode, og hvis du vil implementere den, må du overvåke flere inngangspunkter på ruterne og svitsjene dine. Du oppretter minst tre virtuelle køer for hver enhet, så det er mer å overvåke.

PRTG kan automatisk sette opp og kartlegge hele nettverksinfrastrukturen din. Implementering av QoS krever imidlertid beslutningstaking, så du må sette opp metoden selv ved å bestemme hvilke typer nettverkstrafikk du skal prioritere.

Paessler lar deg bruke PRTG gratis hvis du bare aktiverer opptil 100 sensorer. Hvis du trenger flere, kan du prøve systemet gratis i 30 dager, som inkluderer QoS-overvåking.

Hvordan konfigurerer man QoS?

Kabelrutere og svitsjer kan konfigureres til å prioritere protokoller som vanligvis er tilgjengelige for ruteradministrasjonsprogramvaren. Hele prosessen med å konfigurere QoS-alternativer er en ganske enkel oppgave som inkluderer:

• Logg inn i appen og koble til huben eller bytt gjennom den
• Naviger til QoS-konfigurasjonsmenyen
• Angi alternativer for pakkeprioritet

Og dermed vil mediepakker kunne flyte problemfritt over nettverket. Hardcore nettverksingeniører kan utføre alle oppgavene som er oppført ovenfor via kommandolinjekonfigurasjonsgrensesnittet.

Hvordan prioriteres RTP-pakker?

QoS-pakkeprioritering kan gjøres ved hjelp av to hovedmetoder:

- Klassifisering : Denne effektive metoden identifiserer pakketyper og tildeler prioritet ved å merke dem. Identifiseringen kan gjøres ved hjelp av ACL-er (tilgangskontrolllister), implementering av LAN-er som bruker CoS (Class of Service) eller ved hjelp av svitsjer som bruker maskinvarebasert QoS-merking.

- Køer : Køer er minnebuffere med høy ytelse som finnes i rutere og svitsjer. Pakker som passerer gjennom dem holdes i dedikerte minneområder mens de venter på å bli sendt. Når protokoller, som RTP, tildeles en høyere prioritet, flyttes de til en dedikert kø som sender data fremover raskere, og dermed reduserer risikoen for å bli mistet. Køer med lavere prioritet får ikke denne behandlingen.

En viktig ting å huske her er at prioritetsmerkingen til en pakke bare er gyldig innenfor nettverket den ble opprettet i. Når den forlater nettverket, bestemmer eieren av mottakernettverket den nye prioriteten.

Ting å vurdere når du prioriterer pakker

Noen ting og tips som kan være nyttige når du skal prioritere pakker inkluderer:

– Det er generelt lurt å tildele prioritetsmarkører etter enhetene som er nærmest datakilden. Dette sikrer at pakkene beveger seg over hele nettverket med riktig prioritet.

– Enheten som velges for å markere innkommende pakker bør alltid være en svitsj. Dette er fordi disse enhetene kan balansere trafikken på nettverket og dele belastningen med andre svitsjer, og dermed redusere belastningen på CPU-ene deres.

– Innkommende trafikk er nesten alltid større enn utgående trafikk. Internettleverandører tildeler vanligvis mindre båndbredde til kundens utgående trafikk, og det er der (på den utgående nettverksstien) QoS hovedsakelig må brukes.

Cisco har en anbefaling for hvordan pakker bør merkes, som vist i dette diagrammet:

Til syvende og sist avhenger suksessen til en QoS-implementering alltid av kvaliteten på policyen som styrer hvordan pakker klassifiseres, merkes og settes i kø. Policyen må utformes nøye for en vellykket QoS-implementering.

Hva bør ikke QoS brukes til?

Etter å ha lest om QoS, kan du tenke på det som et universalmiddel for nettverksbelastning. Til en viss grad kan QoS gjøre det meste av RTP-kommunikasjonen smidigere og tilsynelatende effektivisere nettverkstrafikken. Dessverre er ikke QoS en universalløsning på alle nettverksproblemer.

Bruk aldri QoS til følgende formål:

Øk båndbredden

Selv om QoS bidrar til å prioritere RTP-pakker og får det til å se ut som om nettverket plutselig øker båndbredden, bør det aldri oppfattes slik. QoS bør aldri brukes som et verktøy for å «øke båndbredden», når alt det gjør er å bruke eksisterende ressurser litt mer effektivt (og til fordel for RTP-pakker).

Vurder heller å mellomlagre filer for å redusere mengden data som kommer og går. Hvis det ikke fungerer, betyr det at båndbreddegrensen er nådd. Når et selskap når båndbreddegrensen, er det eneste levedyktige alternativet å gå ut og kjøpe mer nettverksutstyr, ikke bruke QoS.

Unngå at nettverket blir overbelastet

Hvis noen applikasjoner fortsatt kjører og sakte bruker nettverksbåndbredde, er implementering av QoS ikke løsningen. Selv om Skype-samtaler endelig kan begynne å komme gjennom, vil QoS ikke løse rotproblemet. Til syvende og sist vil applikasjonene «svelge» alle tilgjengelige ressurser, noe som negerer fordelene med QoS.

En løsning som kan fungere her er å se etter ressurskrevende apper og deaktivere dem eller omplanlegge dem til å kjøre etter stengetid.

Igjen, hele hensikten med å konfigurere QoS på nettverket ditt er å sikre at strømming av lyd- og videosamtaler ikke henger (eller krasjer) på grunn av nettverksbelastning. QoS er ikke et verktøy som faktisk kan øke båndbredden. Det kan heller ikke komme gjennom et overbelastet nettverk.

En god QoS-implementering forbedrer kvaliteten og hastigheten på kritiske data ved å optimalisere den tildelte båndbredden, legge til rette for merking av pakker slik at de identifiseres, og tildele spesifikke prioriteter. QoS bruker den tilgjengelige båndbredden, men utvider den ikke.

Ofte stilte spørsmål om QoS i nettverk

Hva er forskjellen mellom QoS og nettverksregulering?

Throttling, også kjent som policing, innebærer å sette en generell grense for trafikkgjennomstrømning og redusere overflødig trafikk. QoS er en metode for å prioritere noe trafikk fremfor annen og bruke kø, og dermed maksimere båndbredden for noe trafikk på bekostning av båndbredden for annen trafikk.

Hva er hovedrollen til DSCP i QoS?

Differentiated Services Code Point (DSCP) vises i pakkehodet. Dette er en mulighet på pakkenivå til å be om prioritet fra QoS-administrasjonsprogramvaren på nettverksenhetene. Nettverksansvarlig kan velge å aktivere eller deaktivere DSCP-oppdagelse på enheten, slik at denne verdien kan ignoreres til fordel for en annen QoS-kømetode.

Kan du forklare trafikkforming i QoS?

Trafikkforming er en metode som brukes av QoS for å få mest mulig ut av nettverkskapasiteten. Alle nettverk opplever toppbelastning, og tradisjonell kapasitetsplanlegging krever klargjøring av båndbredde på toppnivå pluss en sikkerhetsmargin. QoS-trafikkforming introduserer små forsinkelser på visse trafikkområder for å tillate et nettverk med mindre kapasitet enn toppbelastning å håndtere all trafikk.

Lykke til!