Su quali problemi possono esserci nella rete e in che modo la QoS può influenzarli. In questo articolo parleremo dei meccanismi di QoS.

Meccanismi QoS

Poiché le applicazioni possono richiedere diversi livelli di QoS, emergono molti modelli e meccanismi per soddisfare queste esigenze.

Considera i seguenti modelli:

• Miglior sforzo- la consegna ingiustificata viene utilizzata per impostazione predefinita su tutte le reti. Sul lato positivo, questo modello non richiede assolutamente alcuno sforzo per essere implementato. Non vengono utilizzati meccanismi di QoS, tutto il traffico viene servito in base all'ordine di arrivo. Questo modello non è adatto agli ambienti di rete odierni;
• Servizi integrati (IntServ)- Questo modello di servizio integrato utilizza un metodo di ridondanza. Ad esempio, se un utente volesse effettuare una chiamata VoIP a 80 Kbps su una rete dati, allora la rete sviluppata esclusivamente per il modello IntServ, riserverebbe 80 kbps su ciascun dispositivo di rete tra due endpoint VoIP utilizzando il protocollo di prenotazione delle risorse RSVP (protocollo di prenotazione delle risorse)... Durante la chiamata, questi 80 Kbps non saranno disponibili per usi diversi da Chiamata VoIP... Sebbene il modello IntServè l'unico modello che offre larghezza di banda garantita e presenta anche problemi di scalabilità. Se vengono effettuate abbastanza prenotazioni, la rete semplicemente esaurirà la larghezza di banda;
• Servizi differenziati (DiffServ)- il modello di servizio differenziato è il modello più diffuso e flessibile per l'utilizzo della QoS. In questo modello, ogni dispositivo può essere configurato in modo che possa utilizzare metodi diversi QoS, a seconda del tipo di traffico. Puoi specificare quale traffico è incluso in una particolare classe e come questa classe dovrebbe essere elaborata. A differenza del modello IntServ, il traffico non è assolutamente garantito, poiché dispositivi di rete non riservare completamente la larghezza di banda. ma DiffServ ottiene larghezza di banda vicina alla larghezza di banda garantita risolvendo problemi di scalabilità IntServ... Ciò ha permesso a questo modello di diventare il modello QoS standard;

Strumenti QoS

Gli stessi meccanismi QoS sono un insieme di strumenti che si combinano per fornire il livello di servizio di cui il traffico ha bisogno. Ciascuno di questi strumenti rientra in una delle seguenti categorie:

• Classificazione e marcatura“Questi strumenti consentono di identificare ed etichettare il pacchetto in modo che i dispositivi di rete possano identificarlo facilmente mentre attraversano la rete. In genere, il primo dispositivo a ricevere un pacchetto lo identifica utilizzando strumenti come elenchi di accesso, interfacce in entrata o DPI (Deep Packet Inspection), che esamina i dati dell'applicazione stessa. Questi strumenti possono richiedere un uso intensivo della CPU e aggiungere latenza a un pacchetto, quindi una volta identificato un pacchetto, viene immediatamente contrassegnato. La marcatura può essere in un titolo di livello 2 ( collegamento dati), consentendo agli switch di leggerlo e/o all'intestazione Layer 3 ( Rete) in modo che i router possano leggerlo. Per il secondo livello viene utilizzato il protocollo 802.1P, e per il terzo livello, il campo Tipo di servizio... Quindi, quando il pacchetto attraversa il resto della rete, i dispositivi di rete guardano semplicemente i contrassegni per classificarli, piuttosto che guardare in profondità nel pacchetto;
• Gestione della congestione- I sovraccarichi si verificano quando il buffer di input di un dispositivo va in overflow e aumenta il tempo di elaborazione di un pacchetto. I criteri di coda definiscono le regole che un router dovrebbe applicare quando si verifica una congestione. Ad esempio, se l'interfaccia WAN E1 fosse completamente satura di traffico, il router inizierebbe a trattenere i pacchetti in memoria (code) per inoltrarli quando la larghezza di banda diventa disponibile. Tutte le strategie di accodamento mirano a rispondere a una domanda: "quando c'è larghezza di banda disponibile, quale pacchetto viene prima?";
• Prevenzione della congestione- La maggior parte dei meccanismi di QoS viene applicata solo in caso di congestione della rete. L'obiettivo degli strumenti per evitare la congestione è rimuovere un numero sufficiente di pacchetti di traffico non essenziali (o non critici) per evitare in primo luogo una grave congestione;
• Controllo e formazione (polizia e formazione)- Questo meccanismo limita la larghezza di banda di un certo traffico di rete... Questo è utile per molti tipici "mangiatori di larghezza di banda" sulla rete: applicazioni p2p, navigazione web, FTP e altri. Lo shaping può essere utilizzato anche per limitare la larghezza di banda di un determinato traffico di rete. Ciò è necessario per le reti in cui la velocità effettiva consentita è inferiore alla velocità fisica dell'interfaccia. La differenza tra i due è che modellare le code sul traffico in eccesso da inviare in seguito, mentre la polizia di solito elimina il traffico in eccesso;
• Efficienza del collegamento- Questo gruppo di strumenti si concentra sulla fornitura di traffico il più modo effettivo... Ad esempio, alcuni collegamenti a bassa velocità potrebbero funzionare meglio se si impiega del tempo per comprimere il traffico di rete prima di inviarlo (la compressione è uno degli strumenti di Link Efficiency);

Meccanismi di efficienza del collegamento

Ci sono due problemi principali quando si utilizzano interfacce lente:

• La larghezza di banda insufficiente rende difficile inviare la giusta quantità di dati in tempo;
• Le basse velocità possono avere un impatto significativo sulla latenza end-to-end a causa del processo di serializzazione (il tempo impiegato da un router per spostare un pacchetto dal buffer di memoria alla rete). Su questi collegamenti lenti, maggiore è il pacchetto, maggiore è il ritardo di serializzazione;

Per superare questi problemi, sono stati sviluppati i seguenti: Efficienza del collegamento meccanismi:

• Compressione del carico utile- Comprime i dati dell'applicazione inviati sulla rete, in modo che il router invii meno dati su una linea lenta.
• Compressione dell'intestazione- Parte del traffico (come il VoIP) può contenere una piccola quantità di dati applicativi (audio RTP) in ciascun pacchetto, ma generalmente invia molti pacchetti. In questo caso, la quantità di informazioni di intestazione diventa un fattore significativo e spesso consuma più larghezza di banda rispetto ai dati. La compressione dell'intestazione risolve questo problema direttamente eliminando molti dei campi ridondanti nell'intestazione del pacchetto. Sorprendentemente, la compressione dell'intestazione RTP, chiamata anche trasporto compresso in tempo reale ( Protocollo di trasporto compresso in tempo reale - cRTP) riduce l'intestazione di 40 byte a 2-4 byte!;
• Frammentazione e interlacciamento dei collegamenti- LFI risolve la latenza della serializzazione suddividendo i pacchetti di grandi dimensioni in pezzi più piccoli prima di inviarli. Ciò consente al router di spostare il traffico VoIP critico tra pezzi di dati frammentati (chiamato "interleaving" vocale);

Algoritmi di coda

in coda ( fare la fila) definisce le regole che il router deve applicare in caso di congestione. La maggior parte delle interfacce di rete utilizza l'inizializzazione di base per impostazione predefinita Primo a entrare, primo a uscire (FIFO)... In questo metodo, qualunque pacchetto arrivi per primo viene inviato per primo. Anche se questo sembra essere vero, non tutto il traffico di rete è uguale. Il compito principale della coda è garantire che il traffico di rete al servizio delle applicazioni aziendali mission-critical o time-sensitive venga inviato prima del traffico di rete non essenziale. Oltre al sequenziamento FIFO, vengono utilizzati tre algoritmi di sequenziamento primari:

• Accodamento equo ponderato (WFQ)- WFQ cerca di bilanciare equamente la larghezza di banda disponibile tra tutti i mittenti. Utilizzando questo metodo, un mittente ad alta velocità riceve una priorità inferiore rispetto a un mittente a bassa velocità;
• Accodamento equo ponderato in base alla classe (CBWFQ)- Questo metodo di accodamento consente di specificare i livelli di larghezza di banda garantiti per diverse classi di traffico. Ad esempio, puoi specificare che il traffico web ottiene il 20 percento della larghezza di banda mentre il traffico Citrix ottiene il 50 percento della larghezza di banda (puoi specificare i valori come percentuale o una quantità specifica di larghezza di banda). WFQ viene quindi utilizzato per tutto il traffico non specificato (il restante 30 percento nell'esempio);
• Accodamento a bassa latenza (LLQ)- LLQ è spesso indicato come PQ-CBWFQ, quindi funziona esattamente come CBWFQ, ma aggiunge un componente di priorità della coda ( Accodamento prioritario - PQ). Se specifichi che un certo traffico di rete deve andare alla coda di priorità, il router non solo fornisce larghezza di banda per il traffico, ma gli garantisce anche la prima larghezza di banda. Ad esempio, utilizzando CBWFQ puro, al traffico Citrix potrebbe essere garantito il 50% della larghezza di banda, ma potrebbe ottenere tale larghezza di banda dopo che il router ha fornito altre garanzie di traffico. Con LLQ, il traffico prioritario viene sempre inviato prima che siano soddisfatte le altre garanzie. Funziona molto bene per il VoIP, rendendo LLQ l'algoritmo di accodamento preferito per la voce;

Esistono molti altri algoritmi per l'accodamento, questi tre coprono i metodi utilizzati dalla maggior parte delle reti moderne.

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Esiste un servizio come QoS. Questa abbreviazione sta per Quality of Service. Nel caso della configurazione del sistema, è altamente indesiderabile attivarlo, poiché tende a ridurre significativamente la larghezza di banda della rete (di circa il 20 percento)

Ora, forse, è impossibile trovare una persona del genere che non abbia mai letto nessuna delle FAQ relative al funzionamento di Windows.

Il 20% è, ovviamente, follemente alto. E ovviamente Microsoft deve morire. Le dichiarazioni di un tale piano passano da un FAK all'altro, vagano per i forum, fondi mass media Buon appetito enorme successo in tutti i tipi di "ritocchi" - software per "imparare" Windows ... Una volta vestirsi così tipo di affermazione deve essere estremamente attento, questo è ciò di cui ci occuperemo ora, utilizzando un approccio qualitativamente sistematico. Vale a dire, considereremo in grande dettaglio problema problematico, faremo affidamento su fonti primarie autorevoli.

Che cos'è una rete con un servizio di qualità?

Ti suggeriamo di accettare una tale definizione di sistema di rete, che sia il più semplificata possibile. Le applicazioni iniziano il loro lavoro, lo fanno sugli host e, come risultato della loro attività, scambiano informazioni tra loro. Le applicazioni inviano informazioni al sistema operativo per la trasmissione sulla rete. Non appena le informazioni necessarie vengono trasferite al sistema operativo, diventano automaticamente traffico di rete.

QoS, a sua volta, si basa sulla capacità della rete di elaborare tale traffico in modo tale da soddisfare con precisione le richieste non di una, ma di più applicazioni contemporaneamente. Ciò richiede un meccanismo di base per l'elaborazione del traffico dalla rete, che sia in grado di distinguere e classificare questo traffico, che ha il diritto a un trattamento speciale e il diritto a controllare i meccanismi stessi.

La funzionalità di questo servizio è progettata per soddisfare diversi attori della rete: in primo luogo, gli amministratori di rete e, in secondo luogo, le applicazioni di rete stesse. Spesso hanno qualche disaccordo. L'amministratore di rete cerca di limitare le risorse che vengono utilizzate da un'applicazione specifica, mentre la stessa applicazione cerca di catturare il più possibile grande quantità risorse gratuite dalla rete. I loro interessi possono essere conciliati dato che l'amministratore di rete svolgerà il ruolo più importante in relazione a tutti gli utenti e le applicazioni.

Parametri base del servizio QoS

Applicazioni diverse hanno requisiti di elaborazione completamente diversi per il loro traffico. Le applicazioni sono in qualche modo più o meno tolleranti verso perdite e ritardi insignificanti nel traffico di rete.

Questi requisiti trovano la loro applicazione nei seguenti parametri, che sono legati alla QoS:

Larghezza di banda: la velocità con cui il traffico generato dall'applicazione può e deve essere trasmesso sulla rete

Latenza: la latenza che l'applicazione stessa può tollerare durante la consegna di un pacchetto di informazioni

Modifica del ritardo (Jitter)

Perdita - coefficiente di perdita di informazioni.

Se avessimo accesso alle risorse eterne della rete, allora potremmo distribuire assolutamente tutto il traffico delle applicazioni la giusta velocità, con un tempo di ritardo pari a zero, cambia anche il tempo pari a zero, e senza perdite di alcun genere. Ma le risorse di rete sono tutt'altro che eterne.

Il meccanismo del servizio in questione controlla l'allocazione delle risorse di rete per il traffico delle applicazioni al fine di eseguire le condizioni necessarie per la sua trasmissione.

Risorse QoS di base e metodi di gestione del traffico

Le reti che mantengono la comunicazione tra gli host utilizzano un'ampia varietà di dispositivi di rete, che includono anche hub, router, switch e adattatori di rete padroni di casa. Ognuno dei precedenti ha interfacce di rete. Qualsiasi interfaccia di rete in grado di trasmettere e ricevere traffico a una velocità completa. La congestione si verifica spesso quando la velocità con cui il traffico viene diretto a un'interfaccia supera la velocità con cui l'interfaccia inoltra il traffico.

I dispositivi di rete sono in grado di gestire le condizioni di congestione organizzando una catena di traffico nella memoria del dispositivo (nel suo buffer) finché non passa (congestione). In altri casi, l'apparecchiatura potrebbe non ricevere traffico per ridurre la congestione. Di conseguenza, le applicazioni subiscono cambiamenti significativi di latenza (perché il traffico rimane in coda sulle interfacce) o addirittura una perdita completa di traffico.

Le capacità di interfaccia per l'inoltro del traffico di rete e la disponibilità di memoria per l'archiviazione del traffico sui dispositivi di rete costituiranno risorse fondamentali che, a loro volta, sono necessarie per fornire QoS per continuare i flussi di traffico nelle applicazioni.

Allocazione delle risorse QoS ai dispositivi di rete

I dispositivi che supportano questo servizio utilizzano le risorse di rete in modo relativamente razionale per trasferire il traffico di rete. In altre parole, il traffico dell'applicazione, che di conseguenza è più tollerante alla latenza, viene archiviato in un buffer e il traffico dell'applicazione, che è in una certa misura più critico per la latenza, viene inviato ulteriormente.

Per risolvere questo problema, il dispositivo di rete deve prima di tutto identificare il traffico distribuendo i pacchetti, nonché accodarsi ed effettuare, attraverso i propri meccanismi, il loro servizio.

Meccanismi e modalità di elaborazione del traffico

La stragrande maggioranza delle reti locali si basa sulla tecnologia iEEE 802 e include token — ring, Ethernet e così via. 802.1p è un meccanismo di gestione del traffico per supportare QoS su questo tipo di reti.

802.1p è in grado di identificare il campo (il secondo livello in modello di rete OSI) nell'intestazione del pacchetto 802, che trasporta un qualche tipo di valore di priorità. Solitamente i router o gli host, inviando il loro traffico alla rete locale, contrassegnano tutti i pacchetti che inviano, assegnando loro un valore di priorità. Si presume che switch, hub, bridge e altri dispositivi di rete elaborino i pacchetti in coda. L'ambito di questo meccanismo di elaborazione del traffico è limitato alla LAN. Nel momento in cui il pacchetto attraversa la LAN (tramite il terzo livello OSI), la priorità 802.1p viene immediatamente rimossa

Il meccanismo del terzo livello è Diffserv, che definisce nel campo del terzo livello l'intestazione dei pacchetti IP, che prendono il nome di DSCP (extended Diffserv codepoint)

Itserv è un pacchetto di servizi completo che definisce un servizio garantito e un servizio che gestisce la congestione. Il servizio garantito è in grado di trasportare una certa quantità di traffico con latenza limitata. Il servizio che gestisce il carico è chiamato a trasportare una certa quantità di traffico quando "c'è una leggera congestione della rete". Sono servizi in qualche modo misurabili, poiché sono definiti per fornire un rapporto tra QoS e una certa quantità di traffico.

Poiché ATM può frammentare i pacchetti in celle relativamente piccole, può offrire una latenza molto bassa. Se è necessario inviare urgentemente un pacchetto, l'interfaccia ATM può essere sempre libera per la trasmissione per il tempo necessario alla trasmissione di una sola cella.

Inoltre, il servizio QoS ha a sua disposizione alcuni meccanismi complessi che garantiscono il funzionamento di tale tecnologia. Segnaliamo solo un punto, ma molto significativo: affinché il servizio entri in funzione, il supporto di tale tecnologia e la disponibilità di impostazione richiesta su tutte le marce dal punto iniziale alla finale

Devi accettare:

Assolutamente tutti i router partecipano alla trasmissione dei protocolli necessari;

La prima sessione QoS, che richiede 64 kbps, viene inizializzata tra gli host A e B

La seconda sessione, che richiede 64 kbps, viene inizializzata tra gli host A e D

Per semplificare notevolmente lo schema, assumiamo che la configurazione dei router sia progettata in modo tale da avere la capacità di riservare assolutamente tutte le risorse di rete.

Per noi è importante che una domanda di prenotazione a 64 kbps dovesse raggiungere tre router lungo il percorso del flusso di informazioni tra gli host A e B. La successiva richiesta a 64 kbps potrebbe raggiungere tre router tra gli host A e D ... I router farebbero sono stati in grado di soddisfare le richieste di prenotazione delle risorse, poiché non superano il punto massimo specificato. Se, invece, uno degli host B e C potesse avviare una sessione QoS a 64 kbps con l'host A, molto probabilmente il router che serve quegli host rifiuterebbe una connessione.

Proviamo ora ad immaginare che l'amministratore di rete disattivi l'elaborazione del servizio nei tre router che servono l'host E, D, C, B. In questo caso, le richieste di risorse maggiori di 64 kbps verranno soddisfatte indipendentemente dalla posizione dell'host che partecipa alla creazione. In questo caso, la garanzia di qualità sarebbe estremamente bassa, poiché il traffico di un host sarebbe dannoso per il traffico di un altro. La qualità del servizio rimarrebbe molto probabilmente la stessa se il router a monte potesse limitare le richieste a 64 kbps, ma ciò comporterebbe un uso altamente inefficiente delle risorse di rete.

D'altra parte, potremmo aumentare la larghezza di banda di tutte le connessioni in rete a 128 kbps. Tuttavia, la maggiore larghezza di banda verrà utilizzata solo se due host richiedono risorse contemporaneamente. In caso contrario, le risorse di rete diventeranno nuovamente estremamente inefficienti.

MicrosoftQoS-Componenti

La versione Windows 98 ha solo componenti QoS solo per il livello utente:

Fornitore di servizi QoS

Winsock 2 (API GQoS)

Alcuni componenti dell'applicazione

Dopo OS di Microsoft contengono tutto quanto sopra, nonché componenti come:

Traffico .dll - Funzionalità di gestione del traffico

Servizi Rsvpsp .dll e rsvp .exe e QoS ACS. Non utilizzato in XP e 2003

Mspgps .sys - classificatore di pacchetti, in grado di determinare la classe di servizio appartenente al pacchetto.

Psched .sys è un programmatore di pacchetti Servizi QoS. La sua funzione è definire parametri di servizio per uno specifico flusso di informazioni. Tutto il traffico verrà contrassegnato con un qualche tipo di valore di priorità. Il pianificatore di pacchetti rileverà il traffico accodando tutte le tasche e gestirà le richieste concorrenti attraverso pacchetti di dati in coda che necessitano di un accesso tempestivo alla rete.

Utilità di pianificazione pacchetti QoS (Psched.sys). definisce Parametri QoS per uno specifico flusso di dati. Il traffico è contrassegnato con un valore di priorità specifico. Il QoS Packet Scheduler determina la pianificazione dell'accodamento per ogni pacchetto e gestisce le richieste concorrenti tra i pacchetti in coda che richiedono l'accesso simultaneo alla rete.

Accordo finale

Tutti i punti precedenti non possono dare una risposta alla domanda su dove va lo stesso 20 percento (che, tra l'altro, non è stato ancora misurato con precisione). Sulla base di tutte le informazioni sopra indicate, non dovrebbe essere così. Tuttavia, gli oppositori avanzano la loro tesi: il sistema QoS è eccellente, ma non è ben implementato. E, di conseguenza, il 20% se ne va ancora. Molto probabilmente, il problema ha logorato lo stesso gigante del software, poiché per molto tempo, a sua volta, ha iniziato a confutare una tale commissione di pensiero.

« Kos"È una tecnologia che fornisce preferenze per traffico di rete ad alta priorità, dispositivo o applicazione critica, necessaria per il funzionamento di telefoni IP, videoconferenza, streaming video, applicazioni CITRIX, telefonia Voip e traffico simile sensibile ai ritardi.
In poche parole, con il suo aiuto, applicazioni come Skype, un lettore multimediale di rete (alcuni VLC-Player), collettivo Giochi online, saranno in grado di ottenere una larghezza di banda (velocità) sufficiente per qualsiasi grado di caricamento del canale Internet, quindi non "smusseranno" e "ritreranno".

Video: nozioni di base su Qos, come funziona.

QoS opera con alcuni parametri di trasmissione dati, ecco i principali:
Larghezza di banda Larghezza di banda, o ( bw). Questo parametro determina la larghezza del canale, descrive la larghezza di banda nominale del mezzo di trasmissione. Può essere misurato in: Bit/sec (bps), Kbps (kbps), Mbps (mbps).
Ritardo: descrive la quantità di possibile ritardo nella trasmissione dei pacchetti sulla rete.
tremolio: fluttuazioni (intervallo di possibili ritardi) nella trasmissione dei pacchetti di rete.
Perdita di pacchetti: questo parametro specifica il numero di pacchetti che vengono scartati durante la trasmissione.

MODALITÀ DI IMPLEMENTAZIONE IN RETE INFORMATICA

La tecnologia QoS può essere fornita in vari modi. Ogni metodo ha le sue caratteristiche, vantaggi e svantaggi. Consideriamoli in modo più dettagliato.
1) Prenotazione. L'essenza del metodo di prenotazione risorse di reteè nel suo nome. Immediatamente prima del trasferimento delle informazioni avviene una richiesta e prenotazione della banda richiesta dall'applicazione. Implementato attraverso la tecnologia dei servizi integrati IntServ insieme al protocollo RSVP.
2) Priorità. Il traffico è suddiviso in classi di diversa priorità. Alcune classi, come i video, hanno la precedenza sulla voce. La tecnologia viene fornita attraverso un servizio differenziato DiffServ.
3) Instradamento. Il meccanismo inoltra il traffico lungo il percorso di backup quando il percorso principale è sovraccarico.

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visualizzazioni Qos globali

CoS (Class of service) è una tecnologia di secondo livello, un semplice schema di markup implementato tramite un protocollo 802 1P... Per implementare questa tecnologia è necessario utilizzare il protocollo 802 1Q (TRUNK + VLAN), dopodiché diventerà possibile attivazione CoS oltre 802_1P. Lo standard 802_1P contrassegna i frame Ethernet Layer 2 con un campo CoS a 3 bit, compreso tra 0 e 7.
Il metodo è supportato da switch Cisco a basso costo come Catalyst Express Series 500, vecchi switch Catalysts 2900. Questo tipo di prioritizzazione viene utilizzato all'interno della rete locale al secondo livello del modello OSI e non va oltre la LAN. Per lavoro corretto Il livello 2 QoS deve essere abilitato e configurato per supportarlo su tutti gli switch della rete.

Classificazione e segnaletica del traffico di terzo livello

Qos del terzo livello può essere chiamato ToS (da Tipo di servizio)... Le apparecchiature di routing funzionano con pacchetti IP (livello 3), nella cui intestazione sotto priorità obiettivi viene evidenziato un campo speciale: "Tos" con una dimensione di un byte. Il campo può essere riempito con diversi classificatori.
1) Tre bit IPP(PRECEDENZA IP) può essere 0-7.
2) Sei bit DSCP(modello: DiffServ) è più flessibile, consente di impostare il valore da 0 a 63.
Utilizzato per dare priorità al traffico IP, (terzo livello OSI); configurato sui router. Supportato da tutti i modelli di router Cisco Systems, inclusa la serie di budget TsISCO ISR 870. In CoS del 3° livello, è possibile utilizzare due schemi di marcatura dei pacchetti. Precedenza del protocollo Internet- un semplice sistema di priorità. In esso, l'intestazione del pacchetto AI-PI è contrassegnata con valori da 0 a 7.
Ip Dscp (punto di codice dei servizi differenziati) - prioritizzazione differenziata profonda con un punto di riferimento. Consente una maggiore flessibilità nella definizione delle priorità per le esigenze della rete convergente.

Quali reti necessitano in modo critico di QoS?

Il pieno supporto della "qualità del servizio" è necessario nella progettazione di reti convergenti multiservizio aziendali, dove è previsto il trasferimento di traffico voce e video critico su un canale insieme ai dati. La necessità di una corretta implementazione della QoS è particolarmente acuta quando si esegue traffico convergente su un router attraverso canali WAN di larghezza di banda limitata (DSL, ISDN, E-3), come opzione, durante lo scambio tra uffici in reti VPN tra uffici remoti.

Oppure se l'organizzazione ha un provider attraverso il quale le workstation client accedono a Internet; e attraverso di esso, le porte vengono inoltrate a server Web e di posta interni da Internet. In tale situazione, è necessario configurare la qualità del servizio di servizio in modo da dare una priorità maggiore alle connessioni in entrata, e se server interni diversi, quindi distribuire correttamente le priorità tra di loro.

quali dispositivi e in che misura supportano QoS

I telefoni IP Cisko richiedono il supporto completo CoS (IP DSCP). Sebbene ci siano modelli (Cisco 7920) che supportano set di base parametri "QBSS", che possono essere espressi nel restringimento della versatilità, flessibilità durante il lavoro questo dispositivo in un ambiente di rete complesso.

QoS è la capacità di una rete di fornire un livello speciale di servizio per utenti o applicazioni specifici senza compromettere il resto del traffico. L'obiettivo principale della QoS è fornire un comportamento più prevedibile della rete di trasmissione dati quando si lavora con uno o un altro tipo di traffico, fornendo la larghezza di banda necessaria, il controllo su ritardo e jitter e migliorando le prestazioni in caso di perdita di pacchetti. Gli algoritmi QoS raggiungono questi obiettivi limitando il traffico, facendo un uso più efficiente dei canali di trasmissione e assegnando criteri al traffico. QoS consente la trasmissione intelligente sulla rete aziendale e, se configurata correttamente, migliora le prestazioni.

Politiche QoS

Implementazione della QoS nelle reti di comunicazioni unificate

Convenzionalmente, il processo di implementazione della QoS nelle reti comunicazioni unificate(comunicazioni unificate) si possono suddividere in 3 fasi:

1. Determinazione del tipo di traffico sulla rete e i suoi requisiti. In questa fase è necessario insegnare alla rete a determinare i tipi di traffico per applicare loro determinati algoritmi di QoS;
2. con gli stessi requisiti di QoS. Ad esempio, puoi definire 4 tipi di traffico: voce, traffico ad alta priorità, traffico a bassa priorità e traffico proveniente dall'utilizzo di un browser per visualizzare pagine WEB;
3. Assegna criteri QoS applicato alle classi definite nella clausola 2.

Nelle moderne reti aziendali, il traffico vocale richiede sempre una latenza minima. Il traffico generato dalle applicazioni business-critical richiede una bassa latenza (ad esempio, informazioni bancarie). Altri tipi di informazioni potrebbero non essere così sensibili alla latenza, come i trasferimenti di file o la posta elettronica. L'uso personale di routine di Internet sul posto di lavoro può essere analogamente limitato o addirittura proibito.

In base a questi principi, si possono distinguere approssimativamente tre politiche di QoS:

• Nessun ritardo: Assegnato nel traffico vocale;
• Miglior servizio: Assegnato al traffico con la massima priorità;
• Riposo: Assegnato a bassa priorità e traffico del browser web;

Passaggio 1: determina il tipo di traffico

Il primo passo verso l'implementazione della QoS è identificare i tipi di traffico sulla rete e definire i requisiti specifici di ogni tipo. Prima di implementare QoS, si consiglia vivamente di condurre un audit di rete per comprendere appieno come e quali applicazioni operano sulla rete aziendale. Se implementi criteri QoS senza piena comprensione segmento aziendale della rete, i risultati possono essere disastrosi.

Successivamente, è necessario determinare i problemi degli utenti quando lavorano con determinate applicazioni di rete: ad esempio, l'applicazione è lenta, a causa della quale ha scarse prestazioni. Dovresti misurare il tuo traffico di rete durante le ore di punta usando utilità speciali... Per comprendere i processi nella rete, un passaggio necessario è misurare il carico del processore di ciascuna delle unità di apparecchiature di rete attive durante i periodi più impegnativi, in modo da sapere chiaramente dove possono sorgere problemi.

Successivamente, è necessario definire gli obiettivi aziendali e i modelli di lavoro e redigere un elenco di requisiti aziendali. Come risultato di queste azioni, ciascuno degli elementi nell'elenco può essere associato a una o un'altra classe di traffico.

Infine, è necessario determinare i livelli di servizio richiesti per i diversi tipi di traffico, a seconda della disponibilità e delle prestazioni richieste.

Passaggio 2: raggruppa il traffico in classi

Una volta identificato il traffico di rete, è necessario utilizzare l'elenco dei requisiti aziendali del primo passaggio per determinare le classi di traffico.

Il traffico vocale viene sempre rilevato una classe a parte... Cisco ha sviluppato meccanismi QoS per il traffico vocale, ad esempio, Accodamento a bassa latenza (LLQ), il cui scopo è garantire che la voce ottenga un vantaggio di servizio. Dopo aver individuato le applicazioni più critiche, è necessario definire le classi di traffico utilizzando l'elenco dei requisiti aziendali.

Non tutte le applicazioni hanno la propria classe di servizio. Molte applicazioni con requisiti QoS simili sono raggruppate in un'unica classe.

Esempio di classificazione del traffico

Un tipico panorama aziendale definisce 5 classi di traffico:

• Voce: Massima priorità per il traffico VoIP;
• Critico: Un piccolo insieme di applicazioni business-critical;
• Transazioni: Questa classe contiene servizi di database, traffico interattivo e traffico di rete privilegiato;
• Consegna non garantita: Funziona secondo il principio del Best Effort, che letteralmente si traduce come "miglior sforzo". V questa classe includere il traffico Internet e la posta elettronica.

Passaggio 3: Raggruppa il traffico in classi

Il terzo passaggio consiste nel descrivere le politiche QoS per ciascuna delle classi di traffico, che includono i seguenti passaggi:

• Assegnare la dimensione minima della banda garantita;
• Assegnare la dimensione massima della larghezza di banda;
• Assegnare le priorità per ciascuna delle classi;
• Uso Tecnologie QoS come algoritmi di controllo delle code per il controllo della congestione.

Consideriamo la definizione delle politiche QoS per ciascuna delle classi utilizzando l'esempio corrente:

1. Voce: La larghezza di banda disponibile è di 1 Mbit/s. Usa Differentiated Services Code Poin (DSCP) con EF. L'etichetta EF (Expedited Forwarding) significa che i pacchetti con questo token ricevono la priorità nella coda secondo il principio del minimo ritardo. Inoltre, viene utilizzato l'algoritmo LLQ;
2. Critico: La larghezza di banda minima è di 1 Mbps. Utilizzare un tag DSCP (Differenziated Services Code Poin) con AF31 (tag nel campo DSCP 011010), che fornisce la minima possibilità di perdite di pacchetti. L'uso parallelo dell'algoritmo CBWFQ garantisce la larghezza di banda necessaria per il traffico taggato;
3. Consegna non garantita: La larghezza di banda massima è di 500 kbps. Utilizzare l'etichetta Differentiated Services Code Poin (DSCP) con il valore Default (l'etichetta nel campo DSCP è 000000), che fornisce il servizio predefinito. L'algoritmo CBWFQ fornisce "il prima possibile", che ha una priorità inferiore per le classi Voice e Mission critical.

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01.12.2016 | Vladimir Khazov

Non tutto il traffico Internet è ugualmente importante. Il video online senza dissolvenza o una chiamata Skype senza balbuzie vocale è più importante del download di un file di grandi dimensioni utilizzando un client torrent. La funzionalità di qualità del servizio (QoS) di un router, uno shaper o un analizzatore di traffico approfondito (DPI) consente di stabilire la priorità del traffico più importante e di dargli più larghezza di banda.

E se a casa ogni utente può configurare la QoS sul suo router, allora un operatore di telecomunicazioni utilizza un moderno hardware di rete, gestisce la larghezza di banda per tutti i suoi abbonati e fornisce in modo coerente alta qualità per ciascuno di essi.

Che cos'è la qualità del servizio (QoS)

La funzione QoS è uno strumento eccellente ma usato raramente che può aiutarti a stabilire le priorità tipi diversi traffico e utilizzando Sistemi DPI anche per determinate applicazioni, dividendo tra loro la larghezza di banda in proporzioni diverse. La corretta configurazione delle regole QoS garantirà una riproduzione fluida dei video online durante il caricamento file di grandi dimensioni, o navigazione web veloce mentre i bambini giocano online.

La connettività Internet è come un ospedale, dove la larghezza di banda è il numero di medici per curare i pazienti, i pazienti sono le applicazioni e l'infermiera è il router che le distribuisce.

V rete regolare un'infermiera indifferente distribuisce i pazienti in modo uniforme ai medici disponibili, indipendentemente dalla gravità della malattia, che si tratti di una persona con un braccio contuso o ferita in un incidente stradale con commozione cerebrale e fratture ossee. Ognuno di loro riceverà assistenza, ma dovrà attendere lo stesso tempo prima che sia disponibile un medico. Se tutti i pazienti vengono serviti con la stessa priorità, prima o poi si avranno conseguenze disastrose per l'ospedale e le vittime.

La stessa cosa accade sulla rete domestica o sulla rete del provider. La larghezza di banda del canale di comunicazione è distribuita uniformemente all'interno del piano tariffario, senza tener conto dell'importanza di ciascuna applicazione. Ad esempio, se sei su Skype mentre i tuoi figli stanno guardando un film di Netflix, la qualità delle chiamate si deteriorerà drasticamente. Il provider Internet, a sua volta, è limitato dalla velocità del canale all'operatore upstream e la sua larghezza di banda potrebbe non essere sufficiente per garantire la qualità della connessione se tutti gli utenti iniziano contemporaneamente a scaricare file tramite il client torrent alla massima velocità.

Il router divide equamente la larghezza di banda tra tutti, senza dare priorità a nessun tipo di traffico.

Tornando al nostro confronto con un ospedale, la qualità del servizio è un infermiere competente che assegna i pazienti ai medici nel modo più efficiente: i feriti nell'incidente saranno curati da diversi specialisti e la persona con un livido attenderà uno medico quando è libero.

In una rete con una funzione di qualità del servizio, la priorità sarà data all'applicazione o al servizio che ti definisci (video online, IPTV, giochi online, ecc.), riceverà alta velocità e ritardi minimi.

Come accendereQoS

Ci sono centinaia vari router–Casa e ufficio, oltre a sofisticati dispositivi carrier-grade. Non tutti hanno una funzione QoS e, in tal caso, la sua implementazione potrebbe differire nello spettro. impostazioni possibili... Alcuni possono solo determinare la priorità tra i dispositivi, alcuni possono allocare determinati tipi di traffico (ad esempio, video o comunicazione vocale), i sistemi DPI sono in grado di riconoscere applicazioni che non utilizzano intestazioni e strutture dati precedentemente note per lo scambio di dati e apportare modifiche al campo di priorità dei pacchetti che lo attraversano per un'ulteriore applicazione delle regole di QoS.

È impossibile parlare delle sfumature della configurazione di ciascun dispositivo, ma è possibile descrivere i passaggi di base per iniziare a utilizzare la funzione QoS per garantire la migliore qualità di Internet.

Primo passo: definire un obiettivo

Prima di iniziare a configurare qualsiasi dispositivo, devi definire chiaramente i tuoi obiettivi di configurazione QoS. Se decidi di personalizzare router di casa, quindi può essere la priorità del computer funzionante rispetto ad altri dispositivi con accesso a Internet per garantire un lavoro confortevole, o la priorità dei giochi online rispetto allo streaming video per garantire ritardi e ritardi minimi durante il gioco.

In una rete domestica, le regole dovrebbero essere selettive ed estremamente semplici. Se applichi dozzine di priorità diverse, puoi ottenere un risultato negativo, quando nessuna delle applicazioni funzionerà normalmente.

L'operatore di telecomunicazioni utilizza QoS per raggiungere obiettivi più globali:

• differenziazione del traffico;
• garantire un flusso di traffico uniforme;
• garanzia di qualità e velocità di accesso a Internet per ogni abbonato;
• prevenzione della congestione della rete;
• riduzione dei costi di Uplink.

Ma i principi per raggiungerli sono simili a rete di casa: determinazione delle tipologie di priorità del traffico e delle applicazioni, fissazione di regole in funzione della priorità e della durata.

Passaggio due: determina la velocità di Internet

Per un operatore di telecomunicazioni, la velocità di Internet è la velocità di accesso a un provider upstream (Uplink) oa più provider. Questo valore è fisso ed è distribuito tra tutti gli iscritti in base alla loro piani tariffari... Il compito della sua ottimizzazione e distribuzione competente dovrebbe essere risolto dalle regole di QoS per garantire la soddisfazione del cliente dal servizio ricevuto.

Velocità Internet da casa spesso non coincide con quello dichiarato dal provider per qualche motivo, quindi determinarne la cifra reale è un compito importante prima di configurare QoS. Ci sono nozioni di velocità in uscita e in entrata che devi definire te stesso.

Per ottenere un'immagine reale, è necessario chiudere tutte le applicazioni sul computer che creano un carico sulla rete, collegarlo al router cavo di rame... Tecnologia rete senza fili Il Wi-Fi, soprattutto se non funziona con i moderni protocolli Wireless N o Wireless AC, può essere un collo di bottiglia della larghezza di banda. Le misurazioni possono mostrare una velocità di 40 Mb/s invece dei 75 Mb/s disponibili proprio a causa dei limiti di velocità trasmissione senza fili dati.

Vai su www.speedtest.net e fai clic sul pulsante "Avvia test". Il risultato ottenuto deve essere convertito da "Mbps" a "Kbps", poiché le impostazioni QoS sono più spesso impostate in queste unità. Questo può essere fatto moltiplicando i valori risultanti per 1000.

V questo esempio abbiamo ottenuto una velocità in entrata di 42.900 Kbps e una velocità in uscita di 3980 Kbps. Sono questi valori che possono essere condivisi tra utenti e applicazioni sulla rete.

Terzo passo: abilitaQoSsul router

È impossibile descrivere la procedura per abilitare la QoS su tutti i router, poiché ogni produttore fornisce all'utente la propria interfaccia di gestione e i dispositivi di rete di classe carrier come Cisco, Juniper, Huawei sono configurati dalla riga di comando.

Nella maggior parte dei casi, dovrai andare alla pagina di gestione del dispositivo (digitare il suo indirizzo nel browser, il più delle volte è 192.168.1.1), inserire il login e la password dell'amministratore, che sono specificati nel manuale dell'utente, e andare al Sezione NAT impostazioni di rete, la scheda QoS. Seleziona Abilita di fronte Funzioni di avvio QoS, la porta per l'applicazione delle regole - WAN (porta per la connessione al provider), le impostazioni della velocità in entrata e in uscita (downlink e uplink) devono essere specificate nella quantità dell'85-90% della misurata nel secondo passaggio .

La tariffa ridotta è indicata per dare spazio di manovra all'handler QoS, unico modo in cui funziona in modo efficiente. QoS è ora abilitato e le regole di priorità devono essere configurate.

Come dare priorità al traffico

Dopo che la funzione QoS è stata abilitata, è necessario determinare le regole in base alle quali funzionerà con il traffico.

Gli operatori di telecomunicazioni impostano regole basate sui dati degli strumenti di analisi DPI che mostrano posti stretti larghezze di banda e tendenze dell'ora del giorno. Alcuni dispositivi domestici hanno preimpostazioni già pronte che l'utente dovrebbe utilizzare per la definizione delle priorità.

Se il router ti permette di fare impostazioni manuali priorità, è necessario impostare i loro "fork" come percentuale della larghezza di banda totale:

• Massimo: 60-100%
• Premio: 25-100%
• Espresso: 10-100%
• Norma: 5-100%
• Alla rinfusa: 1-100%

Questi parametri definiscono il valore della larghezza di banda per un dispositivo o un'applicazione specifici. Ad esempio, impostando un'applicazione su Massimo, la assegni per utilizzare il 60% della larghezza di banda durante il carico di rete e il 100% se la rete è completamente disponibile. Se lo imposti su "Trunk", quando la rete è libera, l'applicazione può utilizzare qualsiasi larghezza di banda, ma se c'è un carico, riceverà solo l'1%.

Vorremmo ricordarti che la definizione delle priorità dovrebbe essere affrontata con una chiara comprensione di ciò che vuoi limitare.

Opzioni di priorità

1. Priorità del servizio o dell'applicazione

Consente a qualsiasi dispositivo sulla rete di dare priorità alla larghezza di banda applicazione specifica o servizio prima del resto. Ad esempio, se desideri che l'applicazione Skype abbia sempre larghezza di banda dedicata e la comunicazione video-audio non ha ritardi, distorsioni o artefatti.

2. Priorità dell'interfaccia

Interfaccia in in questo casoÈ il metodo con cui i tuoi dispositivi si connettono alla rete. È possibile impostare una priorità più alta per i dispositivi che si connettono tramite cavo o dispositivi wireless o, al contrario, ridurre la priorità dei dispositivi ospiti.

3. Priorità dei dispositivi per indirizzo IP

Puoi assegnare una priorità più alta dispositivo specifico la tua rete in base al suo indirizzo IP (statico o dinamico riservato), fornendo così di più ad alta velocità accesso sugli altri.

4. Priorità dei dispositivi per indirizzo MAC

Se si utilizza l'indirizzamento dinamico, è comunque possibile assegnare un'alta priorità a uno dei dispositivi di rete tramite il suo indirizzo MAC, che è univoco e le cui informazioni possono essere ottenute da Software, o dall'etichetta sulla custodia.

Test e valutazione

Le regole più importanti per la configurazione di QoS sono aggiungere regole in sequenza e prendere tempo. Devi iniziare con quelli più globali e poi personalizzare applicazioni separate e servizi. Se hai ottenuto il risultato desiderato e la QoS soddisfa tutti i tuoi requisiti, devi salvare la configurazione come screenshot o file backup nel caso sia necessario ripristinare il router e ripristinare le impostazioni.

Puoi assicurarti che le regole funzionino correttamente eseguendo servizi con priorità alta e bassa e confrontando le loro velocità, o eseguendo speedtest su dispositivi di rete con priorità diverse e vedere quale di essi mostrerà il miglior risultato.

L'impostazione della QoS è un processo più complicato rispetto all'impostazione di base di un router e per un operatore di telecomunicazioni ci sono anche costi di capitale aggiuntivi per l'acquisto di una piattaforma DPI, tuttavia, il risultato consentirà anche di ottenere un migliore accesso a Internet, nonché risparmiare sull'acquisto di un canale di comunicazione ad alta velocità.