Kaj je QoS? Kako uporabljati QoS za hitrejše internetne hitrosti, ko jih najbolj potrebujete

WebTech360 - V spodnjem članku vas bomo predstavili in vodili skozi spoznavanje koncepta QoS - kakovosti storitve na usmerjevalnikih.

Kaj je kakovost storitve (QoS)?

QoS (kratica za Quality of Service) je način nadzora prioritete prometa v omrežnem sistemu. Ta funkcija deluje na vseh različnih plasteh sistema, vendar se bomo v tem testu osredotočili na usmerjevalnike, ki se uporabljajo v domačih ali osebnih modelih. Natančneje, QoS bo jasno pokazal svoje učinke na lokacijah, kjer se pogosto pojavljajo ozka grla (ali običajno imenovana ozka grla), hkrati pa bo na podlagi pravil, ki jih uporabnik nastavi v zvezi z naslovi IP, naslovi MAC, aktivnimi storitvami ..., odločil, kateri del prometa je pomembnejši od preostalega.

Primeri uporabe QoS v praksi

Da bi to nekoliko bolje razumeli, vzemimo za primer prometni zastoj na avtocesti med prometno konico. Vsi vozniki na cesti imajo en sam cilj, doseči svoj končni cilj. Zato se morajo premikati, četudi s polžjim tempom.

Nato jih je zvok sirene reševalnega vozila opozoril na vozilo, ki je moralo nujno prispeti na cilj in iti pred njimi. Zato so se vozniki umaknili s poti – zdaj je imela reševalna vozila "prednost" – in jih pustili mimo.

Podobno je pri prenosu podatkov v omrežju določena nastavitev, pri kateri se nekatere vrste podatkov obravnavajo bolje kot vsi drugi. Pomembni podatkovni paketi morajo doseči cilj veliko hitreje kot ostali, ker so časovno občutljivi in ​​bodo »potekli«, če ne prispejo pravočasno.

Zakaj je kakovost storitev (QoS) pomembna?

V starih časih so bila informacijska in poslovna omrežja ločeni entiteti. Telefonske klice in oddaljeno komunikacijo je običajno obravnavalo omrežje, povezano z RJ11. Klice je spremljal sistem PABX. Ta je deloval ločeno od omrežja IP, povezanega z RJ45, ki je povezovalo prenosne računalnike, namizne računalnike in strežnike. Ti dve vrsti omrežij sta se redko križali, razen če je na primer računalnik potreboval telefonsko linijo za povezavo z internetom. Primer takega omrežja bi bil videti takole:

Ko so omrežja prenašala le podatke, je bila hitrost manj pomembna. Danes je treba interaktivne aplikacije, ki prenašajo zvok in sliko, dostavljati prek omrežij z visokimi hitrostmi, brez izgube paketov ali sprememb v hitrosti dostave.

Ljudje zdaj opravljajo poslovne klice z uporabo spletnih aplikacij za sestanke, kot so Skype, Zoom in GoToMeeting, ki uporabljajo protokole IP za pošiljanje in prejemanje video ali zvočnih sporočil. Zaradi hitrosti lahko te pomembne aplikacije opravijo delo brez administrativnih postopkov, ki jih običajno zahtevajo standardni prenosi podatkov.

Kje se običajno pojavi ozko grlo?

Glavni mehanizem delovanja QoS se običajno uporabi, ko se v določenem času ali na določenem mestu v sistemu pojavi ozko grlo , glavni dejavnik pa so parametri, ki jih nastavite v zvezi s pasovno širino :

Recimo, da so vaše nastavitve QoS nastavljene tako, da presegajo pasovno širino, ki jo prejemate od svojega ponudnika internetnih storitev. Kaj se zgodi, če promet vašega usmerjevalnika ni prednostno obravnavan , ker sistem »misli«, da je pasovna širina razumna? Medtem, če ste dosegli omejitev svojega ponudnika internetnih storitev, so oni tisti, ki odločajo, kaj se sme in kaj ne sme nadaljevati.

Poleg tega, če nastavite raven pasovne širine QoS nižjo od standardne ponudnika internetnih storitev, to pomeni, da ustvarjate "umetno" ozko grlo, ki ga lahko nadzorujemo, spremljamo in opazujemo prek usmerjevalnika.

Nekaj ​​točk, ki jih je treba upoštevati za zagotovitev stabilnosti sistema, vključno z nastavitvami povezave navzgor in navzdol :

Začnimo s preverjanjem povprečne hitrosti povezave, ki jo uporabljamo pri našem ponudniku internetnih storitev. Za to lahko uporabite nekaj razpoložljivih spletnih storitev za podporo, kot sta Speakeasy Speed ​​​​Test in SpeedTest :

Po priporočilih strokovnjakov in mnogih izkušenih uporabnikov je treba QoS nastaviti na približno 85 % vrednosti, pridobljene s testom, da se zagotovi učinkovito delovanje sistema. Po določitvi hitrosti vzhodne in spustne povezave jo je treba postopoma povečevati za približno 1-2 % . V nekaterih posebnih primerih jo lahko uporabniki povečajo do 95 % , medtem ko sistem še vedno zagotavlja delovanje, ne da bi pri tem prišlo do stranskih učinkov.

Kaj se zgodi, če se v omrežju ne uporablja QoS?

Če QoS ni pravilno konfiguriran, lahko pride do ene (ali vseh) naslednjih težav:

Zamuda

Ko paketom RTP ni dodeljena prioriteta, se dostavijo s privzeto hitrostjo naprave. V preobremenjenem omrežju morajo paketi potovati skupaj z ostalimi nenujnimi paketi. Čeprav sama omrežna zakasnitev ne bo vplivala na kakovost posredovanih avdiovizualnih podatkov, bo vplivala na komunikacijo med končnimi uporabniki. Pri zakasnitvi 100 ms bo ena oseba začela govoriti čez drugo, saj paketi ne bodo prispeli sinhronizirano, pri 300 ms pa bo pogovor postal nerazumljiv.

Trepetanje

Aplikacije v realnem času odpravljajo standardno medpomnjenje na ravni transporta, zato ni mehanizma za ponovno sestavljanje dohodnih paketov v pravilnem vrstnem redu. Trepetanje je neenakomerna hitrost, s katero paketi prispejo v omrežje. Povzroči lahko, da paketi prispejo pozno in niso v zaporedju. Ker aplikacija ne čaka, da je tok pravilno urejen, se paketi, ki niso v zaporedju, zavržejo, kar povzroči popačenje ali vrzeli v dostavljenem zvoku ali sliki.

Izguba paketov

To je najslabši možni scenarij, v katerem se nekateri (ali del) paketov izgubi zaradi prevelike preobremenjenosti omrežnih naprav. Ko je izhodna čakalna vrsta stikala ali usmerjevalnika polna, pride do izpusta paketov, pri katerem naprava zavrže vse nove pakete, dokler zmogljivost ni spet na voljo.

V vseh primerih, ki ste jih pravkar videli, lahko QoS pomaga pri razporejanju podatkov, upravljanju čakalnih vrst in preprečevanju izgube podatkov.

Ni si težko predstavljati, kako bi lahko bila komunikacija in pretakanje medijev močno prizadeta brez QoS – zlasti v omrežjih, ki uporabljajo protokol RTP. Tudi če je zasnovan popolnoma, bo komunikacija sčasoma najprej postala otežena, nato se bo poslabšala z naraščanjem omrežnega prometa in sčasoma postala nemogoča.

Tri zgoraj omenjene napake so pravzaprav zelo pomembne pri določanju kakovosti prometa, ki temelji na RTP, ki ga podjetja za programsko opremo QoS in spremljanje omrežja, kot je SolarWinds, uporabljajo kot metriko.

Omrežna orodja za spremljanje QoS

Analizator prometa SolarWinds NetFlow (brezplačna preizkusna različica)

Bilo bi precej nepošteno nadaljevati, ne da bi omenili še nekaj o enem najboljših orodij za spremljanje omrežja: analizatorju prometa SolarWinds NetFlow.

Ta paket za spremljanje omrežja pomaga rešiti težave, ki jih lahko povzročijo:

- Počasno omrežje : Počasno omrežje lahko vpliva na poslovanje, saj nenehno upočasnjuje hitrost prenosa podatkov. Če se ne odpravijo ozka grla v omrežju, bo celotna organizacija imela težave s slabo povezljivostjo.

- Počasna komunikacija : Podjetje, ki ne vzpostavi jasnega komunikacijskega kanala znotraj svojega omrežja, bo ohromljeno. Še huje, če ne bo jasno komuniciralo s strankami, bo podjetje skoraj zagotovo spravilo v težave.

- Nenadzorovano omrežje : Skrbniki, ki ne morejo ustrezno nadzorovati svojih omrežij, ne bodo mogli poznati trenutnega stanja svojih omrežij ali načrtovati prihodnje širitve omrežja. Brez nadzora omrežja in sledenja delovanju posameznih naprav skrbniki omrežij ne morejo sprejemati premišljenih odločitev in bodo verjetno poslabšali težave z delovanjem omrežja.

Opremljeni z analizatorjem prometa Netflow bodo skrbniki omrežja lahko rešili pogosto pojavljajoče se težave, saj orodje pomaga:

• Pomaga pri izvajanju in optimizaciji QoS – s povratnimi informacijami o pretoku podatkov
• Pregled in poročanje o trenutni konfiguraciji politike QoS, kar bo pripomoglo k odločitvam o načrtovanju.
• Spremljajte porabo pasovne širine, da ugotovite, katere aplikacije in naprave porabljajo omrežne vire – te je mogoče izolirati, prestaviti ali onemogočiti.

Tipična nadzorna plošča analizatorja prometa Netflow vsebuje pomembne informacije, ki jih skrbniki potrebujejo za spremljanje stanja in hitro prilagajanje nastavitev. Primer:

Ta poročila in analitika vključujejo: zakasnitev, tresenje in izgubo paketov.

Paessler PRTG

Druga možnost, ki jo lahko uporabite za spremljanje QoS, je Paessler PRTG. Ta komplet orodij za spremljanje omrežja ima poseben razdelek za spremljanje delovanja QoS. Ta funkcija prikazuje označene prometne tokove v realnem času in shranjuje podatke za analizo delovanja in načrtovanje zmogljivosti.

Programska oprema PRTG vključuje 4 senzorje za spremljanje, ki pokrivajo 3 različne metode QoS. Dopolnjuje jih senzor Ping Jitter, ki spremlja pravilnost dostave paketov znotraj toka.

Tri vrste QoS, ki jih lahko spremlja PRTG, so Standard QoS, Cisco IP-SLA in Cisco CBQoS. Standardni monitorji QoS so implementirani kot enosmerni senzorji ali senzorji krožnega prenosa. Ti monitorji lahko delujejo na povezavah prek interneta.

Cisco IP-SLA Sensor je posebej zasnovan za spremljanje označenega VoIP prometa v vašem omrežju. Zapisuje različne meritve glasovnega prometa, vključno z zakasnitvijo v povratnem toku, zakasnitvijo, tresljajem in povprečno oceno mnenja (MOS).

Cisco CBQoS Sensor sledi implementaciji kakovosti storitve (QoS), ki temelji na razredih. CBQoS je metoda čakalnih vrst in če jo želite implementirati, boste morali spremljati več vstopnih točk na usmerjevalnikih in stikalih. Za vsako napravo ustvarite vsaj 3 virtualne čakalne vrste, zato je treba spremljati več naprav.

PRTG lahko samodejno nastavi in ​​preslika vso vašo omrežno infrastrukturo. Vendar pa uvedba QoS zahteva sprejemanje odločitev, zato boste morali metodo nastaviti sami tako, da se odločite, katerim vrstam omrežnega prometa boste dali prednost.

Paessler vam omogoča brezplačno uporabo PRTG, če aktivirate le do 100 senzorjev. Če jih potrebujete več, lahko sistem preizkusite 30 dni brezplačno, kar vključuje spremljanje QoS.

Kako konfigurirati QoS?

Kabelske usmerjevalnike in stikala je mogoče konfigurirati tako, da dajejo prednost protokolom, do katerih običajno dostopa programska oprema za upravljanje usmerjevalnikov. Celoten postopek konfiguriranja možnosti QoS je dokaj preprosta naloga, ki vključuje:

• Prijavite se v aplikacijo in se povežite s središčem ali preklapljajte prek njega
• Pomaknite se do menija za konfiguracijo QoS
• Nastavitev možnosti prioritete paketov

In tako bodo medijski paketi lahko nemoteno tekli po omrežju. Izkušeni omrežni inženirji lahko vsa zgoraj navedena opravila opravijo prek konfiguracijskega vmesnika ukazne vrstice.

Kako se določajo prioritete RTP paketov?

Prioriteta paketov QoS se lahko izvede na dva glavna načina:

- Klasifikacija : Ta učinkovita metoda identificira vrste paketov in jim dodeli prioriteto z označevanjem. Identifikacijo je mogoče izvesti z uporabo ACL-jev (seznamov za nadzor dostopa), implementacijo lokalnih omrežij z uporabo CoS (razreda storitve) ali s pomočjo stikal z uporabo strojne opreme za označevanje QoS.

- Čakalne vrste : Čakalne vrste so visokozmogljivi pomnilniški medpomnilniki, ki se nahajajo v usmerjevalnikih in stikalih. Paketi, ki potujejo skoznje, se med čakanjem na pošiljanje hranijo v namenskih pomnilniških območjih. Ko so protokolom, kot je RTP, dodeljena višja prioriteta, se premaknejo v namensko čakalno vrsto, ki podatke hitreje potiska naprej, s čimer se zmanjša tveganje za izgubo. Čakalne vrste z nižjo prioriteto niso deležne te obravnave.

Pomembno si je zapomniti, da je oznaka prioritete paketa veljavna le znotraj omrežja, v katerem je bil ustvarjen. Ko paket zapusti omrežje, lastnik prejemnega omrežja določi njegovo novo prioriteto.

Stvari, ki jih je treba upoštevati pri določanju prioritet paketov

Nekaj ​​stvari in nasvetov, ki so lahko koristni pri odločanju o tem, kako določiti prednost paketov, vključuje:

- Na splošno je dobro, da naprave, ki so najbližje viru podatkov, dodelijo označevalce prioritete. To zagotavlja, da paketi potujejo po celotnem omrežju s pravilno prioriteto.

- Naprava, izbrana za označevanje dohodnih paketov, mora vedno biti stikalo. To je zato, ker lahko te naprave uravnotežijo promet v omrežju in si delijo breme z drugimi stikali, s čimer zmanjšajo obremenitev njihovih procesorjev.

- Dohodni promet je skoraj vedno večji od odhodnega prometa. Ponudniki internetnih storitev običajno dodelijo manj pasovne širine odhodnemu prometu strank in prav tam (na odhodni omrežni poti) je treba predvsem uporabljati QoS.

Cisco ima priporočilo za označevanje paketov, kot je prikazano na tem diagramu:

Konec koncev je uspeh implementacije QoS vedno odvisen od kakovosti politike, ki ureja, kako so paketi razvrščeni, označeni in uvrščeni v čakalno vrsto. Politika mora biti skrbno oblikovana za uspešno implementacijo QoS.

Za kaj se QoS ne sme uporabljati?

Po branju o QoS-ju ga morda smatrate za čudežno zdravilo za preobremenjenost omrežja. Do neke mere lahko QoS olajša večino komunikacij RTP in navidezno poenostavi omrežni promet. Žal QoS ni univerzalna rešitev za vse težave z omrežjem.

Nikoli ne uporabljajte QoS za naslednje namene:

Povečajte pasovno širino

Čeprav QoS pomaga pri določanju prioritet paketov RTP in daje vtis, da omrežje nenadoma povečuje pasovno širino, se tega nikoli ne sme tako razumeti. QoS se nikoli ne sme uporabljati kot orodje za »povečanje pasovne širine«, saj le nekoliko učinkoviteje uporablja obstoječe vire (in v korist paketov RTP).

Namesto tega razmislite o shranjevanju datotek v predpomnilnik, da zmanjšate količino podatkov, ki prihajajo in odhajajo. Če to ne deluje, pomeni, da je bila dosežena omejitev pasovne širine. Ko podjetje doseže omejitev pasovne širine, je edina izvedljiva možnost nakup dodatne omrežne opreme in ne uporaba QoS.

Preprečite preobremenitev omrežja

Če nekatere aplikacije še vedno delujejo in počasi porabljajo omrežno pasovno širino, uvedba QoS ni rešitev. Čeprav se klici Skype morda končno začnejo prenašati, QoS ne bo rešil korenine težave. Navsezadnje bodo aplikacije »pogoltnile« vse razpoložljive vire, kar bo izničilo prednosti QoS.

Ena od rešitev, ki bi lahko delovala, je iskanje aplikacij, ki porabljajo veliko virov, in njihovo onemogočanje ali prestavljanje na delovanje po delovnem času.

Ponovno, glavni namen konfiguracije QoS v vašem omrežju je zagotoviti, da vaši pretočni avdio in video klici ne zaostajajo (ali se celo sesujejo) zaradi preobremenjenosti omrežja. QoS ni orodje, ki bi dejansko lahko povečalo pasovno širino. Prav tako ne more preiti skozi preobremenjeno omrežje.

Dobra implementacija QoS izboljša kakovost in hitrost kritičnih podatkov z optimizacijo dodeljene pasovne širine, olajšanjem označevanja paketov za njihovo identifikacijo in dodelitvijo določenih prioritet. QoS uporablja razpoložljivo pasovno širino, vendar je ne širi.

Pogosto zastavljena vprašanja o QoS v omrežju

Kakšna je razlika med QoS in omejevanjem omrežja?

Dušenje, znano tudi kot nadzor, vključuje nastavitev splošne omejitve pretoka prometa in zmanjšanje presežnih ravni prometa. QoS je metoda dajanja prednosti določenemu prometu pred drugim in uporaba čakalne vrste, s čimer se maksimizira pasovna širina za del prometa na račun pasovne širine za drug promet.

Kakšna je glavna vloga DSCP v QoS?

V glavi paketa se prikaže kodna točka diferenciranih storitev (DSCP). To je priložnost na ravni paketa za zahtevo po prioriteti od programske opreme za upravljanje QoS v omrežnih napravah. Upravljavec omrežja lahko omogoči ali onemogoči odkrivanje DSCP v napravi, zato se ta vrednost lahko prezre v korist druge metode čakalne vrste QoS.

Ali lahko razložite oblikovanje prometa v QoS?

Oblikovanje prometa je metoda, ki jo QoS uporablja za doseganje najboljše vrednosti iz omrežne zmogljivosti. Vsa omrežja doživljajo največje povpraševanje, tradicionalno načrtovanje zmogljivosti pa zahteva zagotavljanje pasovne širine na najvišji ravni plus varnostno rezervo. Oblikovanje prometa QoS uvaja majhne zamude pri določenem prometu, da lahko omrežje z manjšo zmogljivostjo od največjega povpraševanja sprejme ves promet.

Srečno!