Quality of Service per il traffico prioritario

La Quality of Service (QoS) è un insieme di tecniche che danno priorità ad alcuni tipi di traffico rispetto ad altri in una rete congestionata. Non tutto il traffico ha la stessa importanza: una chiamata vocale deve arrivare immediatamente e in modo costante, mentre il download di un file di grandi dimensioni può attendere qualche istante. La QoS garantisce al traffico importante e sensibile al tempo la larghezza di banda e la bassa latenza necessarie, anche in condizioni di congestione.

Quando un collegamento si satura, i pacchetti vengono accodati e alcuni vengono scartati. Per un trasferimento di file questo significa soltanto un breve rallentamento, ma per il traffico in tempo reale, come voce e video, provoca audio frammentato, video bloccato e chiamate interrotte. La QoS esiste proprio per proteggere questi flussi sensibili, consentendo loro di funzionare anche quando la larghezza di banda è scarsa.

Il traffico in tempo reale considera tre metriche: latenza (ritardo), jitter (variazione del ritardo) e perdita di pacchetti. La VoIP (Voice over IP) tollera solo quantità ridotte di ciascuna di esse prima che la qualità diminuisca. La QoS riduce al minimo latenza, jitter e perdite per il traffico prioritario, anche se ciò comporta il ritardo dei dati meno urgenti.

La QoS inizia con la classificazione del traffico, identificando la natura di ciascun pacchetto (voce, video, web, backup), e prosegue con la sua marcatura, affinché gli altri dispositivi lo gestiscano in modo coerente. Le marcature si trovano nelle intestazioni dei pacchetti. Il principale campo di marcatura è DSCP (Differentiated Services Code Point) nell'intestazione IP, che assegna a un pacchetto una classe di priorità riconosciuta da ogni router lungo il percorso.

Una volta marcato il traffico, i dispositivi inseriscono i pacchetti in diverse code in base alla priorità e utilizzano uno scheduler per decidere quale inviare per primo. Le code ad alta priorità, come quelle della voce, vengono gestite prima dei dati massivi. Il priority queuing può garantire alla voce una gestione rapida quasi assicurata, mentre i metodi weighted distribuiscono equamente la larghezza di banda rimanente tra le altre classi.

Altri due strumenti gestiscono il flusso. Il traffic shaping regolarizza i picchi memorizzando temporaneamente il traffico e rilasciandolo a una velocità costante, utile per rimanere entro la capacità di un collegamento. Il policing impone un limite rigido alla velocità, scartando o rimarcando il traffico che lo supera. Lo shaping ritarda; il policing scarta. Entrambi controllano quanta larghezza di banda può utilizzare una classe di traffico.

La QoS può riservare larghezza di banda al traffico critico, garantendo che sia sempre disponibile una quantità minima, ad esempio per la voce, indipendentemente dal carico dei dati. Questa garanzia impedisce che un'ondata di download privi le chiamate telefoniche delle risorse necessarie. La riserva trasforma il modello "best effort" in un livello di servizio affidabile per i flussi più importanti.

Il framework più comune è DiffServ (Differentiated Services), che utilizza le marcature DSCP per suddividere il traffico in classi gestite da ciascun dispositivo. Al Layer 2, CoS (Class of Service) utilizza un campo di priorità nel frame Ethernet. Entrambi consentono alla rete di gestire in modo coerente il traffico marcato da un'estremità all'altra, applicando la priorità corretta a ogni hop.

La QoS funziona solo se ogni dispositivo lungo il percorso rispetta le marcature. Se uno switch o un router ignora la priorità, la congestione in quel punto può comunque compromettere una chiamata. Perciò la QoS deve essere configurata in modo coerente, end-to-end, nell'intera rete. Ecco perché la QoS è una policy di progettazione che riguarda tutta la rete, non una singola impostazione su un solo dispositivo.

La QoS è più importante dove la larghezza di banda è limitata e soggetta a congestione, in genere sul collegamento WAN verso Internet o tra sedi. Le LAN sono spesso abbastanza veloci da rendere rara la congestione, mentre un piccolo circuito WAN si satura facilmente. Dare priorità a voce e video sulla WAN, dove competono con tutto il resto, è l'uso più comune della QoS nel mondo reale.

La QoS non crea larghezza di banda: distribuisce in modo intelligente quella esistente. Quando un collegamento non è congestionato, la QoS incide poco. Il suo valore emerge sotto carico, garantendo che il traffico critico rimanga fluido mentre quello meno urgente assorbe la riduzione delle risorse. In termini di prestazioni e disponibilità, la QoS protegge l'esperienza utente delle applicazioni più importanti quando le risorse scarseggiano.

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Ha appreso la QoS. Punti chiave:

• La QoS dà priorità al traffico sensibile al tempo, come voce e video, durante la congestione.
• Protegge da latenza, jitter e perdita di pacchetti.
• Il traffico viene classificato e marcato (DSCP al L3, CoS al L2).
• Accodamento, shaping, policing e riserva gestiscono il flusso.
• La QoS deve essere coerente end-to-end ed è particolarmente importante sulla WAN.