Domov › Internet › Co je QoS? Šířka pásma místní sítě – Nastavení plánovače paketů QoS ve směrovači TP-Link, Asus, Zyxel Keenetic, D-Link

Co je QoS? Šířka pásma místní sítě – Nastavení plánovače paketů QoS ve směrovači TP-Link, Asus, Zyxel Keenetic, D-Link

Neexistuje jediný člověk, který by si alespoň jednou nepřečetl nějaké FAQ o Windows XP. A pokud ano, pak každý ví, že existuje taková škodlivá služba Quality of Service – zkráceně QoS. Důrazně se doporučuje zakázat jej při konfiguraci systému, protože ve výchozím nastavení omezuje šířku pásma sítě o 20 % a zdá se, že tento problém existuje i ve Windows 2000.

Toto jsou řádky:

"Otázka: Jak mohu zcela zakázat službu QoS (Quality of Service)? Jak to nastavit? Je pravda, že to omezuje rychlost sítě? Odpověď: Kvalita služeb si ve výchozím nastavení vyhrazuje 20 % kapacity kanálu pro své potřeby (jakýkoli kanál – dokonce i modem 14400, dokonce i gigabitový Ethernet). Navíc, i když odeberete službu QoS Packet Scheduler z připojení Vlastnosti, tento kanál nebude uvolněn. Zde můžete uvolnit kanál nebo jednoduše nakonfigurovat QoS. Spusťte aplet Zásady skupiny (gpedit.msc). V Zásadách skupiny vyhledejte Zásady místního počítače a klikněte na Šablony pro správu. Vyberte Network - QoS Packet Sheduler. Povolit Omezit vyhrazenou šířku pásma. Nyní snížíme limit šířky pásma z 20 % na 0 % nebo jej jednoduše vypneme. V případě potřeby zde můžete také nakonfigurovat další parametry QoS. Pro aktivaci změn stačí restartovat".

20% je samozřejmě hodně. Skutečně Microsoft je Mazda. Výroky tohoto druhu putují od FAQ k FAQ, od fóra k fóru, od médií k médiím a používají se ve všech druzích „tweaků“ – programů pro „ladění“ Windows XP (mimochodem, otevřete „Zásady skupiny“ a „Místní Bezpečnostní zásady“ a žádný tweaker se s nimi nemůže srovnávat, pokud jde o bohaté možnosti přizpůsobení). Nepodložená obvinění tohoto druhu je třeba pečlivě odhalit, což nyní uděláme systematickým přístupem. To znamená, že důkladně prostudujeme problematický problém a budeme se opírat o oficiální primární zdroje.

Co je to síť s kvalitními službami?

Přijměme následující zjednodušenou definici síťového systému. Aplikace běží a běží na hostitelích a komunikují spolu. Aplikace odesílají data do operačního systému pro přenos po síti. Jakmile jsou data přenesena do operačního systému, stanou se síťovým provozem.

Síťová QoS se spoléhá na schopnost sítě zpracovat tento provoz způsobem, který zajistí, že budou splněny určité požadavky aplikací. To vyžaduje základní mechanismus pro zpracování síťového provozu, který dokáže identifikovat provoz vhodný pro zvláštní zacházení a právo tyto mechanismy řídit.

Funkce QoS je navržena tak, aby uspokojila dva síťové účastníky: síťové aplikace a síťové administrátory. Často mají neshody. Správce sítě omezuje zdroje využívané konkrétní aplikací, přičemž se aplikace zároveň snaží urvat co nejvíce síťových zdrojů. Jejich zájmy lze sladit s ohledem na skutečnost, že správce sítě hraje dominantní roli ve vztahu ke všem aplikacím a uživatelům.

Základní parametry QoS

Různé aplikace mají různé požadavky na zpracování jejich síťového provozu. Aplikace jsou víceméně tolerantní ke zpoždění a ztrátě provozu. Tyto požadavky našly uplatnění v následujících parametrech souvisejících s QoS:

Šířka pásma – rychlost, kterou musí být provoz generovaný aplikací přenášen po síti
- Latency - zpoždění, které může aplikace tolerovat při doručení datového paketu.
- Jitter - změňte dobu zpoždění.
- Loss - procento ztracených dat.

Pokud by byly k dispozici nekonečné síťové zdroje, pak by veškerý provoz aplikací mohl být přenášen požadovanou rychlostí, s nulovou latencí, nulovou změnou latence a nulovými ztrátami. Síťové zdroje však nejsou neomezené.

Mechanismus QoS řídí přidělování síťových zdrojů aplikačnímu provozu tak, aby byly splněny požadavky na přenos.

Základní zdroje QoS a mechanismy zpracování provozu

Sítě, které propojují hostitele, používají různá síťová zařízení včetně hostitelských síťových adaptérů, směrovačů, přepínačů a rozbočovačů. Každý z nich má síťová rozhraní. Každé síťové rozhraní může přijímat a přenášet provoz omezenou rychlostí. Pokud je rychlost, kterou je provoz odesílán na rozhraní, vyšší než rychlost, kterou rozhraní směruje provoz dále, dojde k zahlcení.

Síťová zařízení zvládnou podmínky přetížení řazením provozu v paměti (bufferu) zařízení do fronty, dokud přetížení nepomine. V jiných případech může síťové zařízení odmítnout provoz, aby se uvolnilo přetížení. V důsledku toho dochází u aplikací ke změnám latence (provoz je uložen ve frontách na rozhraních) nebo ke ztrátě provozu.

Schopnost síťových rozhraní předávat provoz a dostupnost paměti pro ukládání provozu v síťových zařízeních (dokud provoz již nelze odesílat) tvoří základní zdroje potřebné k zajištění QoS pro aplikační toky provozu.

Distribuce zdrojů QoS mezi síťová zařízení

Zařízení, která podporují QoS, inteligentně využívají síťové zdroje k přenosu provozu. To znamená, že provoz z aplikací tolerantnějších na latenci je zařazen do fronty (uložen ve vyrovnávací paměti v paměti), zatímco provoz z aplikací kritických pro latenci je předán dál.

K provedení tohoto úkolu musí síťové zařízení identifikovat provoz klasifikací paketů a také musí mít fronty a mechanismy pro jejich obsluhu.

Mechanismus zpracování provozu

Mechanismus zpracování provozu zahrnuje:

802,1p
- Diferencované per-hop-behaviors služby (diffserv PHB).
- Integrované služby (intserv).
- bankomat atd.

Většina místních sítí je založena na technologii IEEE 802 včetně Ethernetu, token-ringu atd. 802.1p je mechanismus pro zpracování provozu na podporu QoS v takových sítích.

802.1p definuje pole (vrstva 2 v síťovém modelu OSI) v hlavičce paketu 802, které může nést jednu z osmi hodnot priority. Hostitelé nebo směrovače při odesílání provozu do místní sítě zpravidla označují každý odeslaný paket a přidělují mu určitou prioritní hodnotu. Očekává se, že síťová zařízení, jako jsou přepínače, mosty a rozbočovače, budou náležitě zpracovávat pakety pomocí mechanismů řazení do fronty. Rozsah 802.1p je omezen na místní síť (LAN). Jakmile paket projde lokální sítí (přes OSI vrstvu 3), priorita 802.1p je odstraněna.

Diffserv je mechanismus vrstvy 3, který definuje pole v záhlaví paketů IP vrstvy 3 nazývané diffserv codepoint (DSCP).

Intserv je celá řada služeb, které definují garantovanou službu a službu spravující stahování. Garantovaná služba slibuje přenášet určité množství provozu s měřitelnou a omezenou latencí. Služba, která spravuje stahování, souhlasí s tím, že bude přenášet určitý provoz s „mírným přetížením sítě“. Jedná se o kvantifikovatelné služby v tom smyslu, že jsou definovány tak, aby poskytovaly měřitelnou QoS určitému množství provozu.

Protože technologie ATM fragmentuje pakety do relativně malých buněk, může nabídnout velmi nízkou latenci. Pokud je třeba urgentně odeslat paket, lze rozhraní ATM vždy uvolnit pro přenos na tak dlouho, jak trvá odeslání jedné buňky.

QoS má mnohem složitější mechanismy, díky kterým tato technologie funguje. Všimněme si jen jednoho důležitého bodu: aby QoS fungovalo, je nezbytná podpora této technologie a vhodná konfigurace po celou dobu přenosu od počátečního bodu až po koncový bod.

Pro názornost uvažujte Obr. 1.

Přijímáme následující:

Všechny routery se podílejí na přenosu požadovaných protokolů.
- Mezi hostitelem A a hostitelem B je zahájena jedna relace QoS vyžadující 64 kb/s.
- Mezi hostitelem A a hostitelem D je zahájena další relace vyžadující 64 kb/s.
- Pro zjednodušení schématu předpokládáme, že routery jsou nakonfigurovány tak, aby mohly rezervovat všechny síťové zdroje.

V našem případě by jeden požadavek na rezervaci 64 kb/s dosáhl tří směrovačů na datové cestě mezi hostitelem A a hostitelem B. Další požadavek na 64 kb/s by dosáhl tří směrovačů mezi hostitelem A a hostitelem D. Směrovače by tyto požadavky na rezervaci zdrojů splnily. protože nepřekračují maximum. Pokud by místo toho každý z hostitelů B a C současně zahájil relaci QoS 64 kb/s s hostitelem A, pak by směrovač obsluhující tyto hostitele (B a C) odmítl jedno z připojení.

Nyní předpokládejme, že správce sítě zakáže zpracování QoS ve třech downstream routerech obsluhujících hostitele B, C, D, E. V tomto případě by byly uspokojeny požadavky na zdroje až do 128 Kbps bez ohledu na umístění hostitele zapojeného do připojení. Zajištění kvality by však bylo nízké, protože provoz na jednom hostiteli by ohrozil provoz na jiném hostiteli. Kvalita služby by mohla být zachována, pokud by horní router omezil všechny požadavky na 64 Kbps, ale to by vedlo k neefektivnímu využití síťových zdrojů.

Na druhou stranu se podařilo zvýšit propustnost všech síťových připojení na 128 Kbps. Ale zvýšená šířka pásma bude použita pouze tehdy, když hostitelé B a C (nebo D a E) současně požadují zdroje. Pokud tomu tak není, budou síťové zdroje opět využívány neefektivně.

Komponenty Microsoft QoS

Windows 98 obsahuje pouze komponenty QoS na uživatelské úrovni včetně:

Komponenty aplikace.
- GQoS API (součást Winsock 2).
- Poskytovatel služeb QoS.

Operační systém Windows 2000/XP/2003 obsahuje vše výše popsané a následující součásti:

Poskytovatel služeb protokolu rezervace prostředků (Rsvpsp.dll) a služby RSVP (Rsvp.exe) a QoS ACS. Nepoužívá se ve Windows XP, 2003. Řízení provozu (Traffic.dll).
- Generic Packet Classifier (Msgpc.sys). Klasifikátor paketů určuje třídu služby, do které paket patří. V tomto případě bude paket umístěn do příslušné fronty. Fronty jsou spravovány plánovačem paketů QoS.
- Plánovač paketů QoS (Psched.sys). Definuje parametry QoS pro konkrétní datový tok. Provoz je označen specifickou hodnotou priority. Plánovač paketů QoS určuje plán fronty pro každý paket a zpracovává konkurenční požadavky mezi pakety ve frontě, které potřebují přistupovat k síti ve stejnou dobu.

Diagram na obrázku 2 znázorňuje zásobník protokolů, součásti systému Windows a jejich interakci na hostiteli. Položky, které byly použity ve Windows 2000, ale nepoužívaly se ve Windows XP/2003, nejsou v diagramu zobrazeny.

Aplikace jsou v horní části zásobníku. Mohou nebo nemusí vědět o QoS. Chcete-li využít plný výkon QoS, společnost Microsoft doporučuje používat ve vašich aplikacích volání Generic QoS API. To je důležité zejména pro aplikace, které vyžadují záruky vysoké kvality služeb. Některé nástroje lze použít k vyvolání QoS jménem aplikací, které si nejsou vědomy QoS. Pracují prostřednictvím rozhraní Traffic Management API. Například NetMeeting používá GQoS API. Ale u takových aplikací není zaručena kvalita.

Poslední hřebík

Výše uvedené teoretické body nedávají jasnou odpověď na otázku, kam se podělo těch notoricky známých 20 % (které, podotýkám, zatím nikdo přesně nezměřil). Na základě výše uvedeného by se to stát nemělo. Odpůrci ale předkládají nový argument: systém QoS je dobrý, ale implementace je pokřivená. Proto je 20 % stále „tlustých“. Problém zřejmě potrápil i softwarového giganta, protože takové výmysly už dávno samostatně vyvrátil.

Nicméně dáme slovo vývojářům a představíme vybrané body z článku „316666 - Windows XP Quality of Service (QoS) Enhancements and Behavior“ ve spisovné ruštině:

"Sto procent šířky pásma sítě je k dispozici pro distribuci mezi všechny programy, pokud program výslovně nepožaduje prioritní šířku pásma. Tato "rezervovaná" šířka pásma je k dispozici ostatním programům, pokud program, který o to požádal, neposílá data.

Ve výchozím nastavení mohou programy vyhradit až 20 % rychlosti hlavního připojení na každém počítačovém rozhraní. Pokud program, který si rezervoval šířku pásma, neodesílá dostatek dat, aby ji mohl využít celou, je nevyužitá část vyhrazené šířky pásma k dispozici pro jiné datové toky.

V různých technických článcích a diskusních skupinách se objevila tvrzení, že systém Windows XP vždy rezervuje 20 % dostupné šířky pásma pro QoS. Tato prohlášení jsou nesprávná."

Pokud teď někdo stále žere 20 % své šířky pásma, mohu vám poradit, abyste nadále používali více nejrůznějších vylepšení a křivých síťových ovladačů. Nebude to ani tolik „ztloustnout“.

Neexistuje jediný člověk, který by si alespoň jednou nepřečetl nějaké často kladené otázky o Windows XP. A pokud ano, pak každý ví, že existuje taková škodlivá služba Quality of Service – zkráceně QoS. Důrazně se doporučuje zakázat jej při konfiguraci systému, protože ve výchozím nastavení omezuje šířku pásma sítě o 20 % a zdá se, že tento problém existuje i ve Windows 2000.

Toto jsou řádky:

Otázka: Jak mohu zcela zakázat službu QoS (Quality of Service)? Jak to nastavit? Je pravda, že to omezuje rychlost sítě?
Odpověď: Kvalita služeb si ve výchozím nastavení vyhrazuje 20 % kapacity kanálu pro své potřeby (jakýkoli kanál – dokonce i modem 14400, dokonce i gigabitový Ethernet). Navíc, i když odeberete službu QoS Packet Scheduler z připojení Vlastnosti, tento kanál nebude uvolněn. Zde můžete uvolnit kanál nebo jednoduše nakonfigurovat QoS. Spusťte aplet Zásady skupiny (gpedit.msc). V Zásadách skupiny vyhledejte Zásady místního počítače a klikněte na Šablony pro správu. Vyberte Network - QoS Packet Sheduler. Povolit Omezit vyhrazenou šířku pásma. Nyní snížíme limit šířky pásma z 20 % na 0 % nebo jej jednoduše vypneme. V případě potřeby zde můžete také nakonfigurovat další parametry QoS. Chcete-li aktivovat provedené změny, vše, co musíte udělat, je restartovat.

Co je to síť s kvalitními službami?

Základní parametry QoS

Šířka pásma – rychlost, kterou musí být provoz generovaný aplikací přenášen přes síť;
Latence – zpoždění, které může aplikace tolerovat při doručení datového paketu;
Jitter - změna doby zpoždění;
Ztráta – procento ztracených dat.

Mechanismus QoS řídí přidělování síťových zdrojů aplikačnímu provozu, aby byly splněny požadavky na přenos.

Základní zdroje QoS a mechanismy zpracování provozu

Distribuce zdrojů QoS mezi síťová zařízení

K provedení tohoto úkolu musí síťové zařízení identifikovat provoz klasifikací paketů a také musí mít fronty a mechanismy pro jejich obsluhu.

Mechanismus zpracování provozu

Mechanismus zpracování provozu zahrnuje:

802,1p;
Diferencované služby na skokové chování (diffserv PHB);
Integrované služby (intserv);
bankomat atd.

Většina místních sítí je založena na technologii IEEE 802 včetně Ethernetu, token-ringu atd. 802.1p je mechanismus pro zpracování provozu na podporu QoS v takových sítích.

802.1p definuje pole (vrstva 2 v síťovém modelu OSI) v hlavičce paketu 802, které může nést jednu z osmi hodnot priority. Hostitelé nebo směrovače při odesílání provozu do místní sítě zpravidla označují každý odeslaný paket a přidělují mu určitou prioritní hodnotu. Očekává se, že síťová zařízení, jako jsou přepínače, mosty a rozbočovače, budou náležitě zpracovávat pakety pomocí mechanismů řazení do fronty. Rozsah 802.1p je omezen na místní síť (LAN). Jakmile paket projde místní sítí (přes OSI vrstvu 3), priorita 802.1p je odstraněna.

Diffserv je mechanismus vrstvy 3, který definuje pole v záhlaví paketů IP vrstvy 3 nazývané diffserv codepoint (DSCP).

QoS je schopnost sítě poskytovat zvláštní úroveň služeb konkrétním uživatelům nebo aplikacím bez ovlivnění ostatního provozu. Hlavním cílem QoS je zajistit předvídatelnější chování datové sítě při práci s určitým typem provozu, a to poskytnutím potřebné šířky pásma, řízením latence a jitteru a zlepšením výkonu při ztrátě paketů. Algoritmy QoS dosahují těchto cílů omezením provozu, efektivnějším využíváním přenosových kanálů a přiřazením určitých zásad provozu. QoS umožňuje inteligentní přenos po podnikové síti a při správné konfiguraci zlepšuje výkon.

Zásady QoS

Typ provozu	QoS	Bezpečnost	Když?
Hlas	Latence méně než 150 ms jedním směrem	Šifrování na úrovni hlasu	pondělí - pátek
Systém plánování podnikových zdrojů	Zajistěte dostupnou šířku pásma alespoň 512 kb/s	Zašifrováno	24 hodin denně, 7 dní v týdnu, 365 dní v roce
Provoz generovaný softwarem strojů a zařízení	Zajistěte dostupnou šířku pásma alespoň 256 kbps	OTEVŘENO	pondělí - pátek
Provoz z používání internetových zdrojů HTTP/HTTPS	Negarantovaná dodávka založená na principu Best Effort	HTTP proxy server	Pondělí – pátek, od 8 do 21 hodin.

Implementace QoS v sítích sjednocené komunikace

Obvykle se jedná o proces implementace QoS v sítích Sjednocená komunikace(sjednocená komunikace) lze rozdělit do 3 fází:

Určení typu provozu v síti a jeho požadavky. V této fázi je nutné naučit síť určovat typy provozu, aby na ně mohly být aplikovány určité QoS algoritmy;
se stejnými požadavky na QoS. Můžete například definovat 4 typy provozu: hlasový provoz, provoz s vysokou prioritou, provoz s nízkou prioritou a provoz z používání prohlížeče k prohlížení webových stránek;
Přiřaďte zásady QoS, platí pro třídy definované v kapitole 2.

V moderních podnikových sítích vyžaduje hlasový provoz vždy minimální latenci. Provoz generovaný kritickými obchodními aplikacemi vyžaduje nízkou latenci (například informace související s bankovnictvím). Jiné typy informací nemusí být tak citlivé na zpoždění, jako jsou přenosy souborů nebo e-mail. Rutinní osobní používání internetu v práci může být také omezeno nebo dokonce zakázáno.

Podle těchto principů lze zhruba rozlišit tři zásady QoS:

Žádné zpoždění: Přiřazeno hlasovému provozu;
Nejlepší služba: Přiřazeno provozu s nejvyšší prioritou;
Odpočinek: Přiřazeno nízké prioritě a provozu webového prohlížeče;

Krok 1: Určete typ provozu

Prvním krokem k implementaci QoS je identifikace typů provozu v síti a stanovení specifických požadavků každého typu. Před implementací QoS se důrazně doporučuje provést síťový audit, abyste plně porozuměli tomu, jak a jaké aplikace fungují v podnikové síti. Pokud implementujete zásady QoS bez úplného pochopení segmentu podnikové sítě, výsledky mohou být katastrofální.

Dále je nutné identifikovat uživatelské problémy při práci s určitými síťovými aplikacemi: například aplikace běží pomalu, kvůli čemuž má špatný výkon. Je nutné měřit síťový provoz během vytížených hodin pomocí speciálních utilit. Abychom porozuměli síťovým procesům, je nezbytným krokem změřit zátěž procesoru každého aktivního síťového zařízení během nejvytíženějších období, abychom jasně věděli, kde by mohly potenciálně nastat problémy.

Poté je nutné stanovit obchodní cíle a provozní modely a sestavit seznam obchodních požadavků. Na základě výsledků těchto akcí lze každou z položek seznamu porovnat s jednou nebo jinou třídou provozu.

Nakonec je nutné určit úrovně služeb, které jsou vyžadovány pro různé typy provozu v závislosti na požadované dostupnosti a výkonu.

Krok 2: Seskupte provoz do tříd

Po identifikaci síťového provozu musíte použít seznam obchodních požadavků sestavený v prvním kroku k definování tříd provozu.

Hlasový provoz je vždy definován jako samostatná třída. Společnost Cisco vyvinula mechanismy QoS pro hlasový provoz, např. Nízká latence ve frontě (LLQ), jehož účelem je řídit, aby hlas dostal prioritu ve službě. Jakmile jsou identifikovány nejkritičtější aplikace, je nutné definovat třídy provozu pomocí seznamu obchodních požadavků.

Ne každá aplikace má svou vlastní třídu služeb. Poměrně mnoho aplikací s podobnými požadavky na QoS je seskupeno do jedné třídy.

Příklad klasifikace dopravy

Typické firemní prostředí definuje 5 tříd provozu:

Hlas: Nejvyšší priorita pro provoz VoIP;
kritické: Malá sada kriticky důležitých aplikací;
transakce: Tato třída obsahuje databázové služby, interaktivní provoz a privilegovaný síťový provoz;
Doručení bez záruky: Funguje na principu Best Effort, což se doslova překládá jako „nejlepší úsilí“. Tato třída zahrnuje internetový provoz a e-mail.

Krok 3: Seskupte provoz do tříd

Třetím krokem je popis zásad QoS pro každou třídu provozu, které zahrnují následující akce:

Nastavte minimální velikost garantované šířky pásma;
Přiřaďte maximální velikost šířky pásma;
Přiřadit priority pro každou z tříd;
Ke správě přetížení používejte technologie QoS, jako jsou algoritmy řazení do front.

Podívejme se na aktuální příklad definování zásad QoS pro každou z tříd:

Hlas: Dostupná šířka pásma je 1 Mbit/s. Použijte štítek DSCP (Differentiated Services Code Point) s hodnotou EF . Označení EF (Expedited Forwarding) znamená, že pakety s touto značkou dostávají prioritu ve frontě podle principu nejmenšího zpoždění. Navíc je použit algoritmus LLQ;
kritické: Minimální šířka pásma je 1 Mbit/s. Použijte štítek DSCP ( Differentiated Services Code Point ) s hodnotou AF31 ( štítek v poli DSCP 011010), který poskytuje nejnižší pravděpodobnost zahození paketů. Paralelní použití algoritmu CBWFQ zaručuje potřebnou šířku pásma pro označený provoz;
Doručení bez záruky: Maximální šířka pásma – 500 kbit/s. Použijte kódový bod diferencovaných služeb (DSCP) s hodnotou Výchozí (označení pole DSCP 000000), který poskytuje výchozí službu. Algoritmus CBWFQ poskytuje „doručení, když je to možné“, což má nižší prioritu než třídy Voice a Mission Critical.

Byl pro vás tento článek užitečný?

Řekni mi prosím proč?

Je nám líto, že pro vás článek nebyl užitečný: (Pokud to není obtížné, uveďte proč? Budeme velmi vděční za podrobnou odpověď. Děkujeme, že nám pomáháte být lepšími!

Existuje taková služba jako QoS. Tato zkratka znamená Quality of Service. Pokud konfigurujete systém, je velmi nežádoucí jej aktivovat, protože má tendenci výrazně snížit propustnost sítě (přibližně o 20 procent)

Nyní je možná nemožné najít osobu, která nikdy nečetla žádné z často kladených otázek týkajících se fungování systému Windows.

20% je samozřejmě jen šíleně vysoká částka. A Microsoft samozřejmě musí zemřít. Prohlášení tohoto druhu se přesouvají od jednoho FAK k druhému, procházejí fóry, médii a těší se obrovskému úspěchu v nejrůznějších „vychytávkách“ – „tréninkový“ software Windows . Čas obléknout něco takového tento druh prohlášení musí být učiněn extrémně opatrně a to je to, co nyní uděláme, kvalitativně uplatňovat systematický přístup. To znamená, že problematickou otázku zvážíme velmi podrobně, budeme se opírat o směrodatné primární zdroje.

Co je to síť s kvalitními službami?

Doporučujeme, abyste přijali definici síťového systému, která je co nejjednodušší. Aplikace zahajují svou práci, dělají to na hostitelích a v důsledku svých aktivit si vyměňují informace mezi sebou. Aplikace odesílají informace do operačního systému pro přenos po síti. Jakmile jsou požadované informace přeneseny do operačního systému, automaticky se z nich stane síťový provoz.

QoS zase spoléhá na schopnost sítě zpracovat takový provoz takovým způsobem, aby přesně splnila požadavky nejen jedné, ale několika aplikací najednou. To vyžaduje přítomnost základního mechanismu pro zpracování provozu ze sítě, který je schopen tento provoz rozlišit a klasifikovat, který má právo na zvláštní zacházení a právo řídit samotné mechanismy.

Funkčnost této služby je navržena tak, aby uspokojila několik síťových entit: za prvé správce sítě a za druhé samotné síťové aplikace. Často mají nějaké neshody. Správce sítě se snaží omezit zdroje, které používá konkrétní aplikace, zatímco stejná aplikace se snaží získat co nejvíce volných zdrojů ze sítě. Jejich zájmy lze sladit vzhledem k tomu, že nejdůležitější roli ve vztahu ke všem uživatelům a aplikacím bude hrát správce sítě.

Základní nastavení služby QoS

Různé aplikace mají zcela odlišné požadavky na zpracování svého provozu. Aplikace jsou do jisté míry více či méně tolerantní ke ztrátám a drobným zpožděním v síťovém provozu.

Tyto požadavky nacházejí uplatnění v takových parametrech, které souvisí s QoS:

Šířka pásma – rychlost, s jakou provoz generovaný aplikací může a měl by být přenášen přes síť

Latence – doba zpoždění, kterou může aplikace sama tolerovat při doručení paketu informací

Změna zpoždění (jitter)

Ztráta – koeficient ztráty informace.

Pokud bychom měli přístup k věčným síťovým zdrojům, pak bychom mohli distribuovat absolutně veškerý aplikační provoz požadovanou rychlostí, s dobou zpoždění rovnou nule, časové změny rovnající se také nule a bez ztrát. Síťové zdroje ale zdaleka nejsou věčné.

Dotyčný mechanismus služeb řídí přidělování síťových zdrojů aplikačnímu provozu tak, aby byly splněny nezbytné podmínky pro jeho přenos.

Základní zdroje služeb QoS a metody zpracování provozu

Sítě, které udržují komunikaci mezi hostiteli, používají různá síťová zařízení, která také zahrnují rozbočovače, směrovače, přepínače a hostitelské síťové adaptéry. Kterákoli z výše uvedených možností má síťová rozhraní. Jakékoli síťové rozhraní je schopno vysílat a přijímat provoz plnou rychlostí. Když rychlost, kterou je provoz odesílán na rozhraní, překročí rychlost, kterou rozhraní vysílá další provoz, často dochází k zahlcení.

Síťová zařízení jsou schopna zvládnout podmínky zahlcení organizováním celého řetězce provozu v paměti zařízení (v jeho vyrovnávací paměti), dokud (zahlcení) neprojde. V ostatních případech nemusí zařízení přijmout provoz, aby se snížila zácpa. V důsledku toho aplikace zaznamenají významné změny latence (protože provoz zůstává ve frontě na rozhraních) nebo dokonce úplnou ztrátu provozu.

Schopnosti rozhraní předávat síťový provoz a dostupnost paměti vyhrazené pro ukládání provozu v síťových zařízeních budou představovat základní zdroje, které jsou zase vyžadovány pro poskytování služeb QoS pro pokračování toků provozu v aplikacích.

Distribuce zdrojů služeb QoS mezi síťová zařízení

Zařízení, která podporují danou službu, poměrně efektivně využívají síťové zdroje k přenosu síťového provozu. To znamená, že provoz aplikací, které jsou odpovídajícím způsobem tolerantnější ke zpoždění, se ukládá do vyrovnávací paměti a provoz aplikací, které jsou do určité míry kritičtější vůči zpožděním, se posílá dále.

Aby se tento problém vyřešil, musí síťové zařízení především identifikovat provoz distribucí paketů, tvořit fronty a provádět jejich údržbu pomocí vlastních mechanismů.

Mechanismy a metody zpracování dopravy

Drtivá většina místních sítí je založena na technologii iEEE 802 a zahrnuje token-ring, Ethernet a tak dále. 802.1p je mechanismus zpracování provozu na podporu služby QoS v těchto typech sítí.

802.1p je schopen definovat pole (druhá vrstva v síťovém modelu OSI) v hlavičce paketu 802, které nese nějaký druh hodnoty priority. Směrovače nebo hostitelé obvykle při odesílání provozu do místní sítě označí všechny odesílané pakety a přiřadí jim nějakou prioritní hodnotu. Předpokládá se, že přepínače, rozbočovače, mosty a další síťová zařízení budou zpracovávat pakety organizováním front. Rozsah použití specifikovaného mechanismu zpracování provozu je omezen na LAN. V okamžiku, kdy paket překročí LAN (přes OSI Layer 3), je priorita 802.1p okamžitě odstraněna

Mechanismus třetí úrovně je Diffserv, který v poli třetí úrovně definuje hlavičku IP paketů, které se nazývají DSCP (ext. Diffserv codepoint).

Itserv je kompletní balíček služeb, který definuje garantovanou službu a službu, která řídí přetížení. Garantovaná služba je schopna přenášet určité množství provozu s omezenou latencí. Služba, která spravuje zátěž, je povolána, aby přenesla určité množství provozu, když se v sítích objeví „lehké přetížení“. Jsou to poněkud měřitelné služby v tom, že jsou definovány tak, aby poskytovaly poměr QoS k určitému množství provozu.

Protože technologie ATM dokáže fragmentovat pakety do relativně malých buněk, může nabídnout velmi nízkou latenci. Pokud potřebujete urgentně odeslat paket, rozhraní ATM může být vždy volné pro přenos po dobu, kterou trvá přenos pouze jedné buňky.

Služba QoS má také k dispozici poměrně mnoho složitých mechanismů, které zajišťují provoz takové technologie. Rádi bychom poznamenali pouze jeden, ale velmi významný bod: aby služba mohla začít fungovat, potřebujeme podporu pro takovou technologii a přítomnost nezbytných nastavení na všech přenosech od počátečního bodu až po konečný.

Je třeba přijmout:

Absolutně všechny routery se účastní přenosu potřebných protokolů;

První QoS relace, která vyžaduje 64 kbps, je zahájena mezi hostiteli A a B

Mezi hostiteli A a D je zahájena druhá relace, která vyžaduje 64 kbps

Pro výrazné zjednodušení schématu předpokládáme, že routery jsou nakonfigurovány tak, že mají schopnost rezervovat absolutně všechny síťové zdroje.

Pro nás je důležité, že jeden rezervační dotaz o rychlosti 64 kb/s musel dosáhnout tří směrovačů podél cesty toku informací mezi hostiteli A a B. Následující požadavek 64 kb/s by mohl dosáhnout tří směrovačů mezi hostiteli A a D . Směrovače by byli schopni splnit požadavky na rezervace zdrojů, protože nepřesáhly maximální stanovený bod. Pokud by místo toho byl některý z hostitelů B a C schopen zahájit relaci QoS s rychlostí 64 kb/s s hostitelem A, pak by směrovač, který obsluhuje tyto hostitele, s největší pravděpodobností odmítne jedno připojení.

Nyní si zkusme představit, že správce sítě vypne zpracování služeb ve třech směrovačích, které obsluhují hostitele E, D, C, B. V tomto případě budou požadavky na zdroje větší než 64 kb/s uspokojeny bez ohledu na umístění hostitele, který se podílí na vytváření. V tomto případě by bylo zajištění kvality extrémně nízké, protože provoz jednoho hostitele by poškodil provoz druhého. Kvalita služeb by pravděpodobně mohla zůstat stejná, pokud by upstream router mohl omezit požadavky na 64 kbps, ale to by vedlo k extrémně neefektivnímu využití síťových zdrojů.

Na druhou stranu bychom mohli zvýšit propustnost všech připojení v síti na 128 kbps. Zvýšená šířka pásma však bude použita pouze v případě, že dva hostitelé požadují zdroje současně. Pokud tomu tak není, budou síťové zdroje opět využívány extrémně neefektivně

MicrosoftQoS- složka s

Verze 98 Windows má pouze komponenty QoS na uživatelské úrovni:

Poskytovatel služeb QoS

Winsock 2 (GQoS API)

Některé součásti aplikace

Novější operační systémy Microsoft obsahují všechny výše uvedené plus funkce, jako jsou:

Traffic .dll – schopnost řídit provoz

Služby Rsvpsp .dll a rsvp .exe a také QoS ACS. Nepoužívá se v XP a 2003

Mspgps .sys je klasifikátor paketů, který dokáže určit třídu služby patřící k paketu.

Psched.sys je plánovač paketů QoS služby. Jeho funkcí je definovat parametry služby pro konkrétní tok informací. Veškerý provoz bude označen nějakou prioritou. Plánovač paketů určí provoz zařazením všech paketů do fronty a zpracuje konkurenční požadavky prostřednictvím datových paketů ve frontě, které potřebují včasný přístup k síti.

Plánovač paketů QoS (Psched.sys). Definuje parametry QoS pro konkrétní datový tok. Provoz je označen specifickou hodnotou priority. Plánovač paketů QoS určuje plán fronty pro každý paket a zpracovává konkurenční požadavky mezi pakety ve frontě, které potřebují přistupovat k síti ve stejnou dobu.

Závěrečný akord

Všechny výše uvedené body nemohou dát jedinou odpověď na otázku, kam jde těch 20 procent (které mimochodem ještě nikdo přesně nezměřil). Na základě všech výše uvedených informací by k tomu v žádném případě nemělo dojít. Odpůrci však předložili svůj argument: systém QoS je vynikající, ale je špatně implementován. A v důsledku toho 20 % stále odchází. S největší pravděpodobností tento problém sužuje samotného softwarového giganta, protože ten začal takové myšlenky vyvracet již dávno.

O tom, jaké problémy mohou být v síti a jak je může QoS ovlivnit. V tomto článku budeme hovořit o mechanismech QoS.

Mechanismy QoS

Protože aplikace mohou vyžadovat různé úrovně QoS, objevila se řada modelů a mechanismů, které tyto potřeby splňují.

Zvažte následující modely:

Nejlepší úsilí– ve všech sítích se standardně používá nezaručené doručení. Pozitivní je, že implementace tohoto modelu nevyžaduje absolutně žádné úsilí. Nejsou používány žádné mechanismy QoS, veškerý provoz je obsluhován podle zásady „kdo dřív přijde, je dřív na řadě“. Tento model není vhodný pro moderní síťová prostředí;
Integrované služby (IntServ)– Tento model integrovaných služeb používá metodu redundance. Pokud například uživatel chtěl uskutečnit 80 Kbps VoIP hovor přes datovou síť, pak síť určená výhradně pro daný model IntServ, by rezervovalo 80 Kbps na každém síťovém zařízení mezi dvěma koncovými body VoIP pomocí protokolu Resource Reservation Protocol RSVP (Resource Reservation Protocol). Během hovoru nebude těchto 80 Kbps k dispozici pro jiné použití než volání VoIP. I když model IntServ je jediný model, který poskytuje zaručenou propustnost, má také problémy se škálovatelností. Je-li provedeno dostatečné množství rezervací, síť jednoduše vyčerpá šířku pásma;
Diferencované služby (DiffServ)– Model diferencovaných služeb je nejoblíbenější a nejflexibilnější model pro používání QoS. V tomto modelu lze každé zařízení nakonfigurovat tak, aby používalo různé metody QoS v závislosti na typu provozu. Můžete určit, který provoz je zahrnut do určité třídy a jak má být tato třída zpracována. Na rozdíl od modelu IntServ, provoz není absolutně zaručen, protože síťová zařízení si plně nevyhradí šířku pásma. Však DiffServ získává šířku pásma blízkou garantované šířce pásma při řešení problémů se škálovatelností IntServ. To umožnilo, aby se tento model stal standardním modelem QoS;

Nástroje QoS

Samotné mechanismy QoS jsou řadou nástrojů, které se spojují, aby poskytovaly úroveň služeb, kterou provoz vyžaduje. Každý z těchto nástrojů spadá do jedné z následujících kategorií:

Klasifikace a značení- Tyto nástroje umožňují identifikovat a označit paket, aby jej síťová zařízení mohla snadno identifikovat, když prochází sítí. Obvykle první zařízení, které přijme paket, jej identifikuje pomocí nástrojů, jako jsou přístupové seznamy, příchozí rozhraní nebo hloubková kontrola paketů (DPI), která se dívá na samotná data aplikace. Tyto nástroje mohou být náročné na CPU a přidat do paketu latenci, takže jakmile je paket zpočátku identifikován, je okamžitě označen. Označení může být v záhlaví úrovně 2 ( datový spoj), umožňující přepínačům číst jej a/nebo záhlaví vrstvy 3 ( síť), aby jej routery mohly číst. Pro druhou úroveň se používá protokol 802.1P a pro třetí úroveň se používá pole Typ služby. Když pak paket prochází zbytkem sítě, síťová zařízení se jednoduše dívají na označení, aby je klasifikovala, místo aby hledala hluboko v paketu;
Řízení přetížení– K zahlcení dochází, když se zaplní vstupní vyrovnávací paměť zařízení, čímž se prodlouží doba zpracování paketů. Zásady řazení do front definují pravidla, která by měl router použít, když dojde k zahlcení. Pokud by bylo například rozhraní E1 WAN zcela přesyceno provozem, router by začal držet pakety v paměti (frontě), aby je odeslal, jakmile bude dostupná šířka pásma. Všechny strategie řazení do front mají za cíl odpovědět na jednu otázku: „když je k dispozici šířka pásma, který paket je na prvním místě?“;
Vyhýbání se zácpám– Většina mechanismů QoS se aplikuje pouze v případě přetížení sítě. Cílem nástrojů pro zamezení přetížení je odstranit dostatek paketů nepodstatného (nebo nepříliš důležitého) provozu, aby se předešlo vážnému přetížení;
Policing and Shaping– Tento mechanismus omezuje propustnost určitého síťového provozu. To je užitečné pro mnoho typických „požíračů šířky pásma“ v síti: p2p aplikace, surfování po webu, FTP a další. Tvarování lze také použít k omezení šířky pásma určitého síťového provozu. To je nezbytné pro sítě, kde je přípustná skutečná rychlost nižší než fyzická rychlost rozhraní. Rozdíl mezi těmito dvěma mechanismy je v tom, že tvarování nadbytečného provozu ve frontách, který má být odeslán později, zatímco kontrola nadbytečného provozu obvykle snižuje;
Účinnost propojení– Tato skupina nástrojů se zaměřuje na poskytování provozu tím nejefektivnějším způsobem. Některá nízkorychlostní spojení mohou například fungovat lépe, pokud je čas potřebný ke kompresi síťového provozu před jeho odesláním (komprese je jedním z nástrojů Link Efficiency);

Mechanismy účinnosti propojení

Při používání pomalých rozhraní existují dva hlavní problémy:

Nedostatek šířky pásma znesnadňuje včasné odeslání požadovaného množství dat;
Nízká rychlost může mít významný dopad na end-to-end latenci kvůli procesu serializace (doba, kterou router potřebuje k přenosu paketu z vyrovnávací paměti do sítě). Na těchto pomalých linkách platí, že čím větší je paket, tím delší je zpoždění serializace;

K překonání těchto problémů byly vyvinuty následující Účinnost propojení mechanismy:

Komprese užitečného zatížení– komprimuje aplikační data odesílaná přes síť, takže router posílá méně dat přes pomalou linku;
Komprese záhlaví– Některý provoz (jako je VoIP) může mít v každém paketu malé množství aplikačních dat (RTP audio), ale celkově odesílat mnoho paketů. V tomto případě se množství informací v záhlaví stává významným faktorem a často spotřebovává větší šířku pásma než data. Komprese hlavičky řeší tento problém přímo odstraněním mnoha nadbytečných polí v hlavičce paketu. Překvapivě komprese hlavičky RTP, nazývaná také Compressed Real Time Transport Protocol ( Compressed Real-time Transport Protocol - cRTP) zmenší 40bajtovou hlavičku na 2-4 bajty!;
Link Fragmentation and Interleaving- LFI řeší problém se zpožděním při serializaci rozřezáním velkých paketů na menší části před jejich odesláním. To umožňuje směrovači přesouvat kritický provoz VoIP mezi fragmentovanými kusy dat (tzv. „striping“ hlas);

Algoritmy řazení do fronty

řazení do fronty ( ve frontě) definuje pravidla, která by měl router použít, když dojde k přetížení. Většina síťových rozhraní používá ve výchozím nastavení základní inicializaci První dovnitř, první ven (FIFO). V této metodě platí, že kterýkoli paket dorazí jako první, je odeslán jako první. I když se to zdá být spravedlivé, ne veškerý síťový provoz je vytvořen stejně. Hlavním účelem fronty je zajistit, aby síťový provoz obsluhující kritické nebo časově citlivé podnikové aplikace byl odeslán před nepodstatným síťovým provozem. Kromě řazení FIFO se používají tři primární algoritmy řazení:

Vážené spravedlivé řazení (WFQ)– WFQ se pokouší rovnoměrně vyvážit dostupnou šířku pásma mezi všemi odesílateli. Při použití této metody obdrží odesílatel s vysokou šířkou pásma nižší prioritu než odesílatel s nízkou šířkou pásma;
Class-Based Weighted Fair Queuing (CBWFQ)– Tato metoda řazení do fronty vám umožňuje určit garantované úrovně propustnosti pro různé třídy provozu. Můžete například určit, že webový provoz přijímá 20 procent šířky pásma, zatímco provoz Citrix přijímá 50 procent šířky pásma (hodnoty můžete zadat jako procento nebo konkrétní množství šířky pásma). WFQ se pak použije pro veškerý nespecifikovaný provoz (zbývajících 30 procent v příkladu);
Řízení front s nízkou latencí (LLQ)- LLQ se často označuje jako PQ-CBWFQ, takže funguje úplně stejně jako CBWFQ, ale přidává komponentu prioritní fronty ( Prioritní řazení do fronty - PQ). Pokud určíte, že určitý síťový provoz má jít do prioritní fronty, pak router nejen poskytuje propustnost pro provoz, ale také mu zaručuje první šířku pásma. Například při použití čistého CBWFQ může mít provoz Citrixu zaručeno 50 % šířky pásma, ale tuto šířku pásma může získat poté, co router poskytne nějaké další záruky provozu. Při použití LLQ je prioritní provoz vždy odeslán před poskytnutím jakýchkoli dalších záruk. To funguje velmi dobře pro VoIP, takže LLQ je preferovaným algoritmem řazení do fronty pro hlas;

Existuje mnoho dalších algoritmů řazení do fronty, tyto tři pokrývají metody používané ve většině moderních sítí

Byl pro vás tento článek užitečný?

Řekni mi prosím proč?

Je nám líto, že pro vás článek nebyl užitečný: (Pokud to není obtížné, uveďte proč? Budeme velmi vděční za podrobnou odpověď. Děkujeme, že nám pomáháte být lepšími!

Oblíbené v kategorii: