Набор технологий QoS

Набор технологий QoS 23 Февраля 2022

Для того, чтобы передача важных данных проходила без потерь качества и снижения скорости, в сетях используется специальный механизм - QoS. Эта технология обеспечивает «умное» распределение трафика по классам с присвоением им приоритетов в обслуживании для обработки «первоочередной» информации сетевым оборудованием с минимальными задержками.

Что такое QoS

QoS (Quality of Service, качество обслуживания) - это совокупность технологий, создающая необходимые условия для эффективной передачи данных при ограниченных возможностях сети. Например, при нехватке ресурсов канала для загрузки видеоконтента и IP-телефонии есть возможность выставить настройки с помощью QoS так, чтобы качество телефонной связи не сказывалось негативно на скорости скачивания видеофайлов. Такой процесс называется приоритезацией трафика.

Работа QoS оценивается по следующим основным параметрам:

  • delay - характеристики степени задержки при пересылке данных;
  • jitter - отображение изменения задержек («дрожания») при отправке пакетов данных, вызывающих перегрузку сетей и потерю информации;
  • packet loss - количество утерянных (неотправленных) пакетов;
  • bandwidth - пропускная способность (ширина) канала.

Контролировать все перечисленные параметры и позволяют технологии QoS. С помощью инструментов, входящих в этот «набор», можно существенно снизить риск потерь и задержек при отправке данных.

Зачем нужен QoS и где он применяется

Основные задачи, которые помогает решить применение QoS - это:

  • максимальный контроль над полнотой объема стратегически важных данных при их передаче;
  • повышение производительности сети и предотвращение перегрузок;
  • поддержка оптимальной пропускной способности каналов связи для IP-телефонии, телевидения, материалов мультимедиа;
  • защита от DoS-атак и вирусов.

Приоритезация трафика с помощью QoS пользуется популярностью при создании корпоративных сетей, в которых серверы и сетевые ресурсы объединены в конвергентную систему, предназначенную для передачи аудио- и видеофайлов одновременно с информацией прочих типов. К таким сетям относятся:

  • системы IP-телефонии с подключением через публичный интернет;
  • подключенные к основному серверу удаленные сервера, поддерживающие IP-телефонию;
  • корпоративные аккаунты в Skype, имеющие интернет-подключение к серверу.

Поскольку чаще всего в таких сетях передача трафика происходит через корпоративный роутер, качество связи при перегрузке каналов может падать. Для предотвращения таких проблем и задействуются механизмы QoS.

Как работает QoS

В технологиях QoS используются два типа механизмов:

  • управление очередями, которое повышает приоритет потоков;
  • управление полосой пропускания, ограничивающее иные типы трафика.

Расстановка приоритетов предусматривает разделение трафика при помощи инструментов классификации по IP-адресам, портам, приложениям или пользователям - это необходимо для контроля доступности ресурсов под приоритетные приложения. Потоки трафика обрабатываются по правилам, установленным в зависимости от признака классификации, и пакеты данных хранятся в этих потоках до тех пор, пока сеть не разгрузится и не окажется готова к их обработке.

По такой схеме самый важный трафик отправляется на приоритетных условиях, а весь остальной - со скоростью, зависящей от пропускной способности и других параметров канала.

Управление пропускной способностью направлено на оценку и контроль потоков трафика и включает формирование трафика, ограничение скоростей, расширение полезной полосы пропускания, составление алгоритмов планирования и другие методики.

Модели QoS

В QoS предусмотрены три варианта сервисных моделей - совокупностей технологий для приоритезации трафика:

  • Best-Effort Service (негарантированная доставка) - данная модель применяется по умолчанию в различных сетевых приложениях (чаще всего в электронной почте и протоколе FTP). Средства управления трафиком и его приоритезации в этой модели не используются, а качество связи обеспечивается за счет расширения полосы пропускания. Best-Effort подходит для сетей с минимальными перегрузками и высокой пропускной способностью, но не пригодна для систем IP-телефонии, видеоконференций и видеосвязи;
  • Integrated Service (интегрированное обслуживание), в котором ресурсы для приложения резервируются сетью по всей полосе пропускания под каждый поток. Резервирование выполняется при помощи протокола RSVP, что позволяет обеспечить необходимую пропускную способность. Отправка пакетов в пределах указанных диапазонов начинается после того, как приложением будет получено подтверждение о зарезервированных ресурсах. Однако Integrated Service не пользуется популярностью - резервирование каналов делает эту систему немасштабируемой;
  • Differentiated Service, DiffServ (дифференцированные услуги) - данная модель служит для разделения трафика на классы и для установки правил их обработки. Трафик не только классифицируется, но и маркируется по пакетам, а интенсивность информационных потоков регулируется. Отправка пакетов, отнесенных к одному и тому же классу, выполняется общим объединенным блоком. В модели DiffServ задействована концепция PHB (Per-Hop Behavior), с помощью которой узлы «считывают» и распознают заголовки поступивших пакетов и затем обрабатывают их по заданным условиям. Обработка ведется специальным комплектом инструментов.

Модель DiffServ присваивает трафику каждого класса отдельный уровень обслуживания, причем одни и те же данные на каждом этапе пути могут обслуживаться по-разному. Протокола сигнализации здесь не требуется - вместо этого приложение задает параметры QoS для пакетов, что позволяет сетям применять дифференцированные услуги к каждому пакету.

Заключение

QoS - оптимальная технология для поддержки бесперебойной передачи трафика, обеспечения производительности сети и оценки состояния IT-инфраструктуры компании в целом.