Шта је QoS? Како користити QoS за веће брзине интернета када вам је најпотребнији

WebTech360 - У чланку испод, представићемо вам и водити вас да сазнате више о концепту QoS-а - квалитета услуге на рутер уређајима.

Шта је QoS?

QoS (скраћено од Quality of Service - квалитет услуге) је начин контроле приоритета саобраћаја мрежног система. Ова функција ради на свим различитим слојевима система, али у овом тесту ћемо се фокусирати на рутере који се користе у кућним или личним моделима. Конкретније, QoS ће јасно показати своје ефекте на локацијама где се често јављају уска грла (или се обично називају уска грла), и истовремено ће одлучити који део саобраћаја је важнији од остатка, на основу правила која корисник подешава у вези са IP адресама, MAC адресама, активним сервисима...

Примери употребе QoS-а у пракси

Да бисмо то мало боље разумели, узмимо пример саобраћајне гужве на аутопуту током шпица. Сви возачи на путу имају један циљ, да стигну до свог коначног одредишта. И зато морају да се крећу, чак и пужевом брзином.

Онда их је звук сирене хитне помоћи упозорио на возило које је морало хитно да стигне на своје одредиште и морало је да иде испред њих. Зато су се возачи склонили са пута - сада је то било „возило са првенством пролаза“ хитне помоћи - и пустили га да прође.

Слично томе, када мрежа преноси податке, она такође има подешавање где се неке врсте података третирају боље од свих осталих. Важни пакети података морају да стигну до одредишта много брже од осталих, јер су временски осетљиви и „истећи ће“ ако не стигну на време.

Зашто је QoS важан?

У стара времена, информационе мреже и пословне мреже биле су одвојене целине. Телефонски позиви и даљинска комуникација су се обично обрађивали мрежом повезаном са RJ11 каблом. Позиве је пратио PABX систем. Он је радио одвојено од IP мреже повезане са RJ45 каблом која је повезивала лаптопове, десктоп рачунаре и сервере. Две врсте мрежа су се ретко укрштале, осим, ​​на пример, ако рачунару није била потребна телефонска линија за повезивање са интернетом. Пример такве мреже би изгледао овако:

Када су мреже преносиле само податке, брзина је била мање важна. Данас, интерактивне апликације које преносе звук и видео морају се испоручивати преко мрежа великим брзинама, без губитка пакета или варијација у брзини испоруке.

Људи сада обављају пословне позиве користећи апликације за онлајн састанке као што су Skype, Zoom и GoToMeeting, које користе IP транспортне протоколе за слање и примање видео или аудио порука. Ради брзине, ове важне апликације могу да обаве посао без административних процеса које стандардни пренос података обично захтева.

Где се обично јавља уско грло?

Главни оперативни механизам QoS -а се обично примењује када се у одређеном тренутку или на одређеном месту у систему појави уско грло , а главни фактор овде су параметри које подесите у вези са пропусним опсегом :

Претпоставимо да су ваша подешавања QoS-а подешена да прелазе пропусни опсег који добијате од свог интернет провајдера. Шта се дешава ако саобраћај вашег рутера није приоритетизован јер систем „мисли“ да је пропусни опсег разуман? У међувремену, ако сте достигли ограничење свог интернет провајдера, они су ти који одлучују шта је, а шта није дозвољено да се настави са радом.

Осим тога, ако подесите ниво QoS пропусног опсега ниже од стандарда интернет провајдера, то значи да стварате „вештачко“ уско грло, а ми можемо да их контролишемо, пратимо и посматрамо преко рутера.

Неке ствари које треба напоменути како би се осигурала стабилност система, укључујући подешавања узлазне и силазне везе :

Почнимо са провером просечне брзине везе коју користимо од нашег интернет провајдера. Да бисте то урадили, можете користити неке доступне онлајн сервисе за подршку као што су Speakeasy Speed ​​​​Test и SpeedTest :

Према препорукама стручњака, као и многих искусних корисника, требало би да подесите QoS на око 85% вредности добијене тестом како бисте осигурали да систем ефикасно ради. Након одређивања брзине узлазног и силазног преноса података , требало би да је постепено повећавате за око 1-2% сваки пут. У неким посебним случајевима, корисници је могу повећати до 95% док систем и даље обезбеђује перформансе, без икаквих нежељених ефеката.

Шта се дешава ако се QoS не користи у мрежи?

Неисправно конфигурисање QoS-а може довести до једног (или свих) следећих проблема:

Кашњење

Када RTP пакетима није додељен приоритет, они се испоручују подразумеваном брзином уређаја. У преоптерећеној мрежи, пакети морају да путују заједно са остатком нехитних пакета. Иако сама латенција мреже неће утицати на квалитет аудиовизуелних података који се испоручују, утицаће на комуникацију између крајњих корисника. При латенцији од 100 ms, једна особа ће почети да говори преко друге јер пакети стижу несинхронизовано, а при 300 ms, разговор ће постати неразумљив.

Подрхтавање

Апликације у реалном времену елиминишу стандардно баферовање на нивоу транспорта, тако да не постоји механизам за поновно састављање долазних пакета у исправном редоследу. Подрхтавање је неправилна брзина којом пакети стижу на мрежу. Може довести до тога да пакети стижу касно и ван редоследа. Пошто апликација не чека да се стрим правилно уреди, пакети ван редоследа се одбацују, што доводи до изобличења или празнина у испорученим аудио или видео записима.

Губитак пакета

Ово је најгори могући сценарио где се неки (или део) пакета губе због превелике загушености на мрежним уређајима. Када је излазни ред прекидача или рутера пун, долази до „tail drop“-а где уређај одбацује све нове пакете док капацитет поново не буде доступан.

У свим случајевима које сте управо видели, QoS може помоћи заказивањем података, управљањем редовима чекања и спречавањем губитка података.

Није тешко замислити како би комуникација и стримовање медија могли бити озбиљно погођени без QoS-а - посебно на мрежама које опслужују RTP протокол. Чак и ако је савршено дизајниран, комуникација ће на крају прво постати отежана, затим ће се погоршати како се мрежни саобраћај повећава, и на крају постати немогућа.

Три горе поменуте грешке су заправо веома важне у одређивању квалитета RTP-базираног саобраћаја који QoS и компаније за праћење мреже попут SolarWinds-а користе као метрику.

Мрежни алати за праћење QoS-а

SolarWinds NetFlow анализатор саобраћаја (бесплатна пробна верзија)

Било би прилично неправедно наставити без помињања мало више о једном од најбољих алата за праћење мреже: SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer.

Овај пакет за праћење мреже помаже у решавању проблема које могу изазвати:

- Спора мрежа : Спора мрежа може утицати на пословање јер континуирано успорава брзину преноса података. Уколико се не отклоне уска грла у мрежи, цела организација ће имати проблема са лошом повезаношћу.

- Спора комуникација : Пословање које не успе да успостави јасан комуникациони канал унутар своје мреже биће парализовано. Још горе, нејасна комуникација са купцима ће готово сигурно довести пословање у проблеме.

- Ненадгледана мрежа : Администратори који не могу правилно да надгледају своје мреже неће моћи да знају тренутно стање својих мрежа или како да планирају будуће проширење мреже. Без надгледања мреже и праћења перформанси сваког уређаја, менаџери мреже не могу да доносе информисане одлуке и вероватно ће погоршати проблеме са перформансама мреже.

Опремљени Netflow Traffic Analyzer-ом, мрежни администратори ће моћи да реше уобичајене проблеме, јер алат помаже:

• Помаже у имплементацији QoS-а и његовој оптимизацији - путем повратних информација о току података
• Преглед и извештавање о тренутној конфигурацији QoS политике, информишући одлуке о дизајну.
• Пратите коришћење пропусног опсега како бисте утврдили које апликације и уређаји заузимају мрежне ресурсе - они се могу изоловати, прераспоредити или онемогућити.

Типична контролна табла Netflow Traffic Analyzer-а садржи важне информације које су администраторима потребне за праћење статуса и брза подешавања. Пример:

Ови извештаји и аналитике укључују: латенцију, подрхтавање и губитак пакета.

Паеслер ПРТГ

Још једна опција коју можете користити за праћење QoS-а је Paessler PRTG. Овај комплет алата за праћење мреже има посебан одељак за праћење QoS перформанси. Ова функција приказује означене токове саобраћаја у реалном времену, а такође чува податке за анализу перформанси и планирање капацитета.

PRTG софтвер укључује 4 сензора за праћење, који покривају 3 различите QoS методе. Допуњени су сензором Ping Jitter-а који прати регуларност испоруке пакета унутар тока.

Три врсте QoS-а које PRTG може да прати су стандардни QoS, Cisco IP-SLA и Cisco CBQoS. Стандардни QoS монитори су имплементирани као једносмерни сензори или сензори за кругово путовање. Ови монитори могу да раде на везама преко интернета.

Cisco IP-SLA сензор је посебно дизајниран за праћење означеног VoIP саобраћаја на вашој мрежи. Он бележи разне метрике за гласовни саобраћај, укључујући кашњење у оба смера, латенцију, подрхтавање и просечну оцену мишљења (MOS).

Cisco CBQoS сензор прати имплементацију квалитета услуге засновану на класама. CBQoS је метода чекања у редовима и ако желите да је имплементирате, мораћете да пратите више улазних тачака на вашим рутерима и свичевима. Креирате најмање 3 виртуелна реда за сваки уређај, тако да има више за праћење.

PRTG може аутоматски да подеси и мапира целу вашу мрежну инфраструктуру. Међутим, имплементација QoS-а захтева доношење одлука, тако да ћете морати сами да подесите метод тако што ћете одлучити које типове мрежног саобраћаја ћете приоритетно користити.

Паеслер вам омогућава да користите PRTG бесплатно ако активирате само до 100 сензора. Ако вам је потребно више, можете бесплатно испробати систем 30 дана, што укључује праћење квалитета услуге (QoS).

Како конфигурисати QoS?

Кабловски рутери и свичеви могу се конфигурисати да дају приоритет протоколима којима обично приступа софтверски пакет за управљање рутерима. Читав процес конфигурисања QoS опција је прилично једноставан задатак који укључује:

• Пријавите се у апликацију и повежите се са чвориштем или пребаците преко њега
• Идите до менија за конфигурацију QoS-а
• Подесите опције приоритета пакета

И тако ће медијски пакети моћи глатко да теку преко мреже. Искусни мрежни инжењери могу да обављају све горе наведене задатке путем интерфејса за конфигурацију командне линије.

Како се одређује приоритет RTP пакета?

Приоритизација QoS пакета може се обавити помоћу две главне методе:

- Класификација : Ова ефикасна метода идентификује типове пакета и додељује им приоритет тако што их обележава. Идентификација се може обавити коришћењем ACL-ова (Access Control Lists), имплементацијом LAN мрежа користећи CoS (Class of Service) или уз помоћ прекидача користећи хардверски QoS обележавање.

- Редови чекања : Редови чекања су високо-перформансни меморијски бафери који се налазе у рутерима и свичевима. Пакети који пролазе кроз њих се чувају у наменским меморијским областима док чекају да буду слати. Када се протоколима, као што је RTP, додели виши приоритет, они се премештају у наменски ред који брже преноси податке напред, чиме се смањује ризик од губитка. Редови чекања нижег приоритета се не третирају на овај начин.

Једна важна ствар коју треба запамтити је да је означавање приоритета пакета важеће само унутар мреже у којој је креиран. Када напусти мрежу, власник мреже пријемнице одређује његов нови приоритет.

Ствари које треба узети у обзир приликом одређивања приоритета пакета

Неке ствари и савети који могу бити корисни приликом одлучивања о томе како дати приоритет пакетима укључују:

- Генерално је добра идеја да уређаји који су најближи извору података додељују маркере приоритета. Ово осигурава да пакети путују кроз целу мрежу са исправним приоритетом.

- Уређај изабран за обележавање долазних пакета увек треба да буде свитч. То је зато што ови уређаји могу да балансирају оптерећење саобраћаја на мрежи и деле терет са другим свитчовима, чиме се смањује оптерећење њихових процесора.

- Долазни саобраћај је скоро увек већи од одлазног саобраћаја. Интернет провајдери обично додељују мањи пропусни опсег одлазном саобраћају корисника и управо ту (на одлазној мрежној путањи) треба углавном применити QoS.

Cisco има препоруку о томе како пакети треба да буду означени као што је приказано на овом дијаграму:

На крају крајева, успех имплементације QoS-а увек зависи од квалитета политике која регулише начин класификације, означавања и стављања у ред чекања пакета. Политика мора бити пажљиво осмишљена за успешну имплементацију QoS-а.

За шта се QoS не би требало користити?

Након што прочитате о QoS-у, могли бисте га сматрати панацејом за загушење мреже. До одређене мере, QoS може учинити већину RTP комуникација глаткијом и наизглед поједноставити мрежни саобраћај. Нажалост, QoS није универзално решење за сваки мрежни проблем.

Никада не користите QoS за следеће сврхе:

Повећајте пропусни опсег

Иако QoS помаже у одређивању приоритета RTP пакета и ствара утисак као да мрежа изненада повећава пропусни опсег, никада га не треба тако схватити. QoS никада не треба користити као алат за „повећање пропусног опсега“, када све што ради јесте да мало ефикасније користи постојеће ресурсе (и у корист RTP пакета).

Уместо тога, размислите о кеширању датотека како бисте смањили количину података који долазе и одлазе. Ако то не функционише, то значи да је достигнуто ограничење пропусног опсега. Када компанија достигне ограничење пропусног опсега, једина одржива опција је да купи додатну мрежну опрему, а не да користи QoS.

Спречите преоптерећење мреже

Ако неке апликације и даље раде и полако троше пропусни опсег мреже, имплементација QoS-а није решење. Иако Skype позиви коначно могу почети да се успостављају, QoS неће решити корен проблема. На крају крајева, апликације ће „прогутати“ све доступне ресурсе, негирајући предности QoS-а.

Једно решење које би овде могло да функционише јесте да потражите апликације које троше много ресурса и онемогућите их или промените распоред да се покрећу након радног времена.

Поново, цела сврха конфигурисања QoS-а на вашој мрежи је да се осигура да ваши стримовани аудио и видео позиви не касне (или чак не падају) због загушења мреже. QoS није алат који заправо може повећати пропусни опсег. Такође не може да прође кроз загушену мрежу.

Добра имплементација QoS-а побољшава квалитет и брзину критичних података оптимизацијом додељеног пропусног опсега, олакшавањем означавања пакета ради њихове идентификације и додељивањем одређених приоритета. QoS користи расположиви пропусни опсег, али га не проширује.

Често постављана питања о QoS-у у умрежавању

Која је разлика између QoS-а и мрежног ограничавања?

Успоравање, такође познато као контрола, подразумева постављање укупног ограничења пропусности саобраћаја и смањење вишка нивоа саобраћаја. QoS је метода давања приоритета одређеном саобраћају у односу на други и коришћење редова чекања, чиме се максимизира пропусни опсег за одређен саобраћај на рачун пропусног опсега за други саобраћај.

Која је главна улога DSCP-а у QoS-у?

Кодна тачка диференцираних услуга (DSCP) се појављује у заглављу пакета. Ово је прилика на нивоу пакета да се захтева приоритет од софтвера за управљање QoS-ом на мрежним уређајима. Менаџер мреже може да изабере да омогући или онемогући откривање DSCP-а на уређају, тако да се ова вредност може игнорисати у корист друге методе чекања QoS-а.

Можете ли објаснити обликовање саобраћаја у QoS-у?

Обликовање саобраћаја је метода коју користи QoS да би се извукла најбоља вредност из капацитета мреже. Све мреже доживљавају вршну потражњу, а традиционално планирање капацитета захтева обезбеђивање пропусног опсега на вршном нивоу плус сигурносну маргину. Обликовање QoS саобраћаја уводи мала кашњења у одређени саобраћај како би се мрежи са мањим капацитетом од вршне потражње омогућило да прими сав саобраћај.

Срећно!