Quality of Service dla kluczowego ruchu

Quality of Service (QoS) to zestaw technik, które nadają określonemu ruchowi wyższy priorytet niż innemu w obciążonej sieci. Nie każdy ruch jest równie ważny: połączenie głosowe musi dotrzeć natychmiast i w sposób ciągły, podczas gdy pobieranie dużego pliku może chwilę poczekać. QoS zapewnia ważnemu, wrażliwemu na czas ruchowi wymaganą przepustowość i małe opóźnienia, nawet podczas przeciążenia.

Gdy łącze się zapełnia, pakiety trafiają do kolejki, a część z nich jest odrzucana. W przypadku transferu pliku oznacza to jedynie krótkie spowolnienie, ale dla ruchu czasu rzeczywistego, takiego jak głos i obraz, powoduje przerywany dźwięk, zatrzymujący się obraz oraz zrywanie połączeń. QoS służy właśnie ochronie tych wrażliwych przepływów, aby działały również wtedy, gdy brakuje przepustowości.

Ruch czasu rzeczywistego zależy od trzech parametrów: opóźnienia (latencji), jittera (zmienności opóźnienia) oraz utraty pakietów. VoIP (Voice over IP) toleruje tylko niewielkie wartości każdego z nich, zanim jakość zacznie spadać. QoS minimalizuje opóźnienie, jitter i utratę pakietów dla ruchu o wyższym priorytecie, nawet jeśli oznacza to opóźnienie mniej pilnych danych.

QoS rozpoczyna się od klasyfikowania ruchu, czyli rozpoznania, czym jest każdy pakiet (głosem, obrazem, ruchem WWW lub kopią zapasową), a następnie od jego oznaczenia, aby inne urządzenia traktowały go w spójny sposób. Oznaczenia znajdują się w nagłówkach pakietów. Najważniejszym polem oznaczenia jest DSCP (Differentiated Services Code Point) w nagłówku IP, które określa klasę priorytetu pakietu dla każdego routera na trasie.

Po oznaczeniu ruchu urządzenia umieszczają pakiety w różnych kolejkach według priorytetu i używają harmonogramu, aby zdecydować, co wysłać najpierw. Kolejki o wysokim priorytecie, na przykład głosowe, są obsługiwane przed dużymi transferami danych. Kolejkowanie priorytetowe może zapewnić głosowi niemal gwarantowaną szybką obsługę, a metody wagowe sprawiedliwie dzielą pozostałą przepustowość między inne klasy.

Dwa kolejne narzędzia zarządzają przepływem. Kształtowanie ruchu wygładza nagłe skoki, buforując ruch i uwalniając go ze stałą szybkością, co pomaga zmieścić się w przepustowości łącza. Policing wymusza twardy limit szybkości, odrzucając lub ponownie oznaczając ruch, który go przekracza. Kształtowanie opóźnia, a policing odrzuca. Oba mechanizmy kontrolują ilość przepustowości dostępną dla danej klasy ruchu.

QoS może rezerwować przepustowość dla krytycznego ruchu, gwarantując, że zawsze będzie dostępna jej minimalna ilość, na przykład dla głosu, niezależnie od obciążenia ruchem danych. Dzięki temu gwarantowanemu zasobowi lawina pobrań nie może pozbawić połączeń telefonicznych przepustowości. Rezerwacja zmienia model „best effort” w niezawodny poziom usług dla najważniejszych przepływów.

Najczęściej stosowanym mechanizmem jest DiffServ (Differentiated Services), który wykorzystuje oznaczenia DSCP do przypisywania ruchu do klas obsługiwanych przez poszczególne urządzenia. W warstwie 2 rozwiązanie CoS (Class of Service) używa pola priorytetu w ramce Ethernet. Oba mechanizmy pozwalają sieci spójnie traktować oznaczony ruch od początku do końca, stosując właściwy priorytet na każdym przeskoku.

QoS działa tylko wtedy, gdy każde urządzenie na trasie respektuje oznaczenia. Jeśli jeden przełącznik lub router zignoruje priorytet, przeciążenie w tym miejscu nadal może zniszczyć jakość połączenia. Dlatego QoS należy konfigurować spójnie w całej sieci, od końca do końca. Z tego powodu QoS jest zasadą projektową obejmującą całą sieć, a nie pojedynczym ustawieniem jednego urządzenia.

QoS ma największe znaczenie tam, gdzie przepustowość jest ograniczona i występują przeciążenia — zazwyczaj na łączu WAN do internetu lub między lokalizacjami. Sieci LAN są często na tyle szybkie, że przeciążenia zdarzają się rzadko, ale niewielkie łącze WAN łatwo się zapełnia. Nadawanie wyższego priorytetu głosowi i obrazowi w sieci WAN, gdzie konkurują one z całym pozostałym ruchem, jest najczęstszym praktycznym zastosowaniem QoS.

QoS nie tworzy dodatkowej przepustowości — inteligentnie rozdziela istniejącą przepustowość. Gdy łącze nie jest przeciążone, QoS niewiele zmienia. Jego wartość ujawnia się przy dużym obciążeniu: krytyczny ruch pozostaje płynny, a mniej pilny ruch ponosi skutki ograniczeń. Jeśli chodzi o wydajność i dostępność, QoS chroni jakość obsługi aplikacji najważniejszych dla użytkowników, gdy zaczyna brakować zasobów.

Sprawdź swoją wiedzę na temat QoS.

Poznałeś(-aś) QoS. Najważniejsze punkty:

• QoS nadaje wyższy priorytet wrażliwemu na czas ruchowi, takiemu jak głos i obraz, podczas przeciążenia.
• Chroni przed opóźnieniami, jitterem i utratą pakietów.
• Ruch jest klasyfikowany i oznaczany (DSCP w warstwie L3, CoS w warstwie L2).
• Kolejkowanie, kształtowanie, policing i rezerwacja zarządzają przepływem.
• QoS musi być spójny od końca do końca i ma największe znaczenie w sieci WAN.