QoS (Quality of Service)

Для управления информационными пакетами, передаваемыми по сети, разработана технология Quality of Service. Расскажем о ней подробнее.

Что такое QoS

Quality of Service (с англ. «качество обслуживания») — это набор технологий, которые запускают высокоприоритетные приложения и трафик при лимитированной пропускной способности. Это означает, что более важный трафик будет обработан быстрее, а задержки по сети будут минимальны.

Измерения, касающиеся QoS, включают:

• Пропускную способность;
• Задержку;
• Дрожание (отклонение в задержке);
• Частоту ошибок.

Благодаря технологии QoS можно научить маршрутизатор разделять пропускную способность и тогда ни потоковое видео, ни звонок в Skype не будут заикаться.

Как работает

Механизмы QoS для упорядочивания пакетов и выделения полосы пропускания:

• управление очередями;
• управление полосой пропускания.

Необходимо разделить трафик с помощью инструментов классификации. Так организации смогут контролировать доступность ресурсов для приоритетных приложений. Трафик может быть классифицирован по порту, IP-адресу или с использованием более сложного подхода, такого как приложение или пользователь.

Затем для инструментов управления очередями и управления полосой пропускания назначают правила для обработки потоков трафика, характерных для классификации, которую они получили при входе в сеть.

Механизм организации очереди предназначен для хранения пакетов в потоках трафика до тех пор, пока сеть не будет готова их обработать. Это гарантирует, что наиболее важные приложения не будут лишены пропускной способности в сети из-за приложений с меньшим приоритетом.

Механизм управления пропускной способностью измеряет и контролирует потоки трафика, чтобы избежать перегруженности сети. Этот механизм включает в себя:

• формирование трафика;
• ограничение скорости;
• увеличение полезной полосы пропускания;
• алгоритм планирования;
• другие методы для обеспечения пропускной способности.

В зависимости от поставщика QoS перечисленными средствами можно управлять и объединять в блоки.

Когда используется

Каждый день корпоративные сети перегружаются натиском трафика. Часть этого трафика имеет решающее значение для успеха бизнес-операций. Особенно это может быть важно для IP-телефонии. Поэтому, когда возникает переполнение очереди на сетевых устройствах, QoS необходим, чтобы увеличить скорость обработки данных и убрать переполнение буфера памяти на сетевых устройствах.

Большинство организаций используют протокол передачи файлов (FTP) и приложения для видеоконференций, такие как Zoom или GoToMeeting. Хотя оба показателя важны для производительности сотрудников, пакеты FTP не так чувствительны к задержкам, как пакеты передачи голоса по Интернет-протоколу (VoIP). В случае задержки FTP-пакеты все равно будут доставлены без изменений. Но задержанный VoIP-пакет приведет к разобщенным видеозвонкам и сорванным деловым встречам.

Сервисные модели

Существуют три модели для реализации QoS:

• Best-Effort (Негарантированная доставка);
• IntServ (Интегрированное обслуживание);
• DiffServ (Дифференцированные услуги).

Best-Effort — это модель сервиса по умолчанию, которая применяется к различным сетевым приложениям, таким как протокол передачи файлов (FTP) и электронная почта. Приложение может отправлять любое количество пакетов в любое время без уведомления сети. Затем сеть пытается передать пакеты. Модель Best-Effort подходит для услуг, которые предъявляют минимальные требования к задержке и скорости потери пакетов.

В модели IntServ приложение использует протокол сигнализации для уведомления сети о параметрах трафика и применения уровня QoS перед отправкой пакетов. Сеть резервирует ресурсы для приложения на основе параметров трафика. После того, как приложение получает подтверждение о зарезервированных ресурсах, оно начинает отправлять пакеты в пределах указанного диапазона.

DiffServ — часто используемая модель QoS, классифицирует пакеты в сети и выполняет установленные действия для каждого класса. Когда происходит перегрузка сети, пакеты классов обрабатываются на основе приоритетов, что приводит к неодинаковой частоте потери пакетов, неоднородным задержкам и дрожанию. Пакеты одного и того же класса объединяются и отправляются одним блоком.

В отличие от IntServ, модель DiffServ не требует протокола сигнализации. В этой модели приложение не запрашивает сетевые ресурсы перед отправкой пакетов. Вместо этого приложение устанавливает параметры QoS в пакетах, через которые сеть может узнать требования QoS приложения. Сеть предоставляет дифференцированные услуги на основе параметров QoS каждого потока данных.

Классификация и маркировка

Классификация и маркировка трафика – основа дифференцированных услуг.

Критерии для классификации данных:

• IP-адрес источника или назначения;
• входящий интерфейс;
• значение класса CoS в заголовке;
• значение типа услуги ToS в заголовке IP (приоритет IP или DSCP);
• значение MPLS EXP в заголовке MPLS.

На этапе классификации маршрутизатор распознает трафик, который будет сопоставлен с каждым из классов.

После классификации маршрутизатор выполняет маркировку пакетов: связывает пакет с оригинальным параметром. Этот параметр используется в последующих маршрутизаторах для идентификации трафика. Маркировка может быть сделана:

• на уровне 2 в заголовке Ethernet;
• на уровне 2.5 в заголовке MPLS;
• на уровне 3 в заголовке IP;
• в верхних слоях.

Благодаря этим изменениям трафик быстро распознается в любой точке сети.

Параметры, которые могут быть установлены или изменены:

• значение CoS исходящего пакета;
• значение DSCP в байте типа ToS;
• значение поля MPLS EXP в верхней метке на интерфейсе ввода или вывода;
• экспериментальное поле EXP многопротокольной коммутации по MPLS на введенных записях меток;
• значение приоритета в заголовке пакета;
• идентификатор группы QoS (ID);
• биты ToS в заголовке IP-пакета.

Например, чтобы разместить голосовой и информационный трафик в отдельных очередях, используют классификацию. Метод маркировки помогает QoS изменять биты в заголовке пакета и указывать приоритет, понятный для других инструментов. Инструменты маркировки для голосовых пакетов используют для гарантии, что программа распознает их в сетевом потоке.

Настройка сервиса на роутере

Перед настройкой сервиса на роутере заходят на портал изготовителя, чтобы узнать, какие функции QoS поддерживаются и как получить к ним доступ.

Каждая платформа будет запрашивать скорость загрузки и выгрузки. Не стоит полагаться на заявленную провайдером скорость. Узнать доступную полосу пропускания для загрузки и выгрузки можно на speedtest.net. Полученные результаты преобразуют из Мбита в Кбит.

Алгоритм включения QoS на роутере:

1. Открыть панель администрирования.
2. В адресную строку браузера ввести IP-адрес маршрутизатора.
3. Войти под персональным именем и паролем (указано в руководстве к маршрутизатору).
4. После входа выбрать вкладку «NAT», затем «QoS».
5. Нажать «Включить», оставив порт установленным на WAN, а Packet Scheduler и Queueing Discipline в состоянии по умолчанию.
6. Заполнить значения восходящую и нисходящую линии связи (вводные данные составляют 80-95% значения, полученного в ходе теста скорости).

Платформа продуктивно работает, если может искусственно создать узкое место для перенаправления трафика. Если пользователь выставляет значения, равные или превышающие скорость соединения, тогда программе не остается пространства для маневра.

QoS в IP-телефонии

Настройка QoS в IP-телефонии важна для бизнеса, ведь качество связи влияет на количество звонков и, соответственно, конверсию.

Чтобы не допустить помехи связи и задержки звука, можно настроить приоритезацию для данных IP-телефонии. Перед настройкой обратите внимание на характеристики роутера и максимальный размер очереди обработки пакетов. Если канал узкий, то буфер устройства будет переполняться, а новые пакеты удаляться и приоритизация трафика в таком случае бесполезна. Необходимо проложить дополнительные маршруты.

Настроить приоритезацию в IP-телефонии можно двумя способами:

• В веб-интерфейсе роутера:

-По протоколу SIP/RTP (используется для передачи звука).

-По портам

-По типу трафика

• В приложении для звонков:

Необходимо открыть сетевые настройки (Ethernet, IP, ATM, MPLS и др.) и промаркировать трафик. Так роутер поймет, какие данные пропускать быстрее.

Единственный минус — не все роутеры понимают приоритет по заголовку, настройка будет зависеть от устройства и сервиса.

Заключение

Технология QoS помогает поддерживать производительность сети, гарантировать бесперебойную передачу трафика, а также регулярно оценивать состояние IT-инфраструктуры компании. QoS в IP-телефонии влияет на количество и качество звонков, а значит на конверсию.