QoS là gì và tại sao nó quan trọng trong mạng?

QoS là gì?

QoS hoặc Chất lượng dịch vụ đang quản lý tài nguyên mạng để giảm mất gói cũng như độ trễ và độ trễ của mạng thấp hơn. Công nghệ QoS sẽ quản lý tài nguyên bằng cách chỉ định các loại mức độ ưu tiên khác nhau của dữ liệu mạng.

QoS thường được áp dụng trên các mạng phục vụ lưu lượng mang dữ liệu sử dụng nhiều tài nguyên như:

• Video theo yêu cầu
• Thoại qua IP (VoIP)
• Truyền hình giao thức Internet (IPTV),
• Truyền phát trực tuyến
• Hội nghị truyền hình
• Chơi game trực tuyến

Những loại dữ liệu cần được truyền đi trong khoảng thời gian ngắn nhất có thể tiêu thụ ở cuối nhận.

Trường hợp sử dụng thực tế

Để làm cho mọi thứ rõ ràng hơn một chút, chúng ta hãy lấy một ví dụ về tắc đường trên đường cao tốc vào giờ cao điểm. Tất cả các tài xế ngồi giữa kẹt xe đều có một kế hoạch – thực hiện đến đích cuối cùng của họ. Và vì vậy, với tốc độ ốc sên, chúng tiếp tục di chuyển.

Sau đó, tiếng còi báo động của xe cứu thương cảnh báo họ về một chiếc xe cần đến đích khẩn cấp hơn – và đi trước họ. Và vì vậy, các tài xế rời khỏi nơi hiện đang trở thành xe cứu thươnghàng đợi ưu tiên,Hãy để nó qua đi.

Tương tự, khi một mạng vận chuyển dữ liệu, nó cũng có một thiết lập trong đó một số loại dữ liệu được xử lý tốt hơn tất cả các dữ liệu khác. Các gói dữ liệu quan trọng cần đến đích nhanh hơn nhiều so với phần còn lại vì chúng nhạy cảm với thời gian và sẽ hết hạn nếu họ không thực hiện đúng thời gian.

Tại sao QoS có vấn đề?

Ngày xửa ngày xưa, một mạng lưới kinh doanh và mạng truyền thông là các thực thể riêng biệt. Các cuộc gọi điện thoại và hội nghị truyền hình thường được xử lý bởi một RJ11-kết nối mạng; các cuộc gọi được theo dõi bởi hệ thống PABX. Nó chạy riêng từ RJ45-mạng IP được kết nối đã liên kết máy tính xách tay, máy tính để bàn và máy chủ. Hai loại mạng hiếm khi đi qua các đường dẫn trừ khi, ví dụ, một máy tính cần một đường dây điện thoại để kết nối với internet. Một ví dụ về một mạng như vậy sẽ như sau:

Khi các mạng chỉ mang dữ liệu, tốc độ không quá quan trọng. Ngày nay, các ứng dụng tương tác mang âm thanh và video phải được phân phối trên các mạng ở tốc độ cao và không bị mất gói hoặc thay đổi tốc độ phân phối.

Giờ đây, mọi người thực hiện cuộc gọi công việc bằng các ứng dụng hội nghị video như Skype, Zoom và GoToMeeting, sử dụng giao thức truyền tải IP để gửi và nhận tin nhắn video và âm thanh. Vì lợi ích của tốc độ, các ứng dụng này thực hiện mà không cần các quy trình quản lý vận chuyển mà việc truyền dữ liệu tiêu chuẩn thường sử dụng.

Trước khi chúng ta chuyển sang chủ đề QoS, chúng ta cần nói về RTP.

RTP là gì?

Các Giao thức vận chuyển thời gian thực hoặc RTP là một tiêu chuẩn giao thức internet quy định các cách để các ứng dụng quản lý việc truyền dữ liệu đa phương tiện theo thời gian thực của chúng. Giao thức bao gồm cả truyền thông unicast (một-một) và multicast (một-nhiều).

RTP được sử dụng phổ biến hơn trong các giao tiếp điện thoại internet nơi nó xử lý việc truyền dữ liệu nghe nhìn theo thời gian thực.

Trong khi bản thân RTP không bảo đảm việc phân phối các gói dữ liệu – tác vụ đó được xử lý bởi các bộ chuyển mạch và bộ định tuyến – nó không tạo điều kiện quản lý chúng khi chúng đến các thiết bị mạng.

QoS là một vận chuyển hop-by-hop cấu hình triển khai trên các thiết bị mạng để làm cho chúng xác định và ưu tiên các gói RTP. Mọi thiết bị được kết nối giữa người gửi và người nhận cũng nên được cấu hình để hiểu rằng gói đó là một VIP VIP, và cần được đẩy theo làn ưu tiên. Nếu thậm chí một trong các thiết bị trong rơle không được cấu hình đúng, thì QoS đã thắng. Các gói sẽ mất mức độ ưu tiên và làm chậm tốc độ truyền dữ liệu của thiết bị đó.

Điều gì xảy ra nếu chúng tôi không sử dụng QoS?

Không có QoS được cấu hình chính xác có thể dẫn đến một (hoặc tất cả) các vấn đề sau:

• Độ trễ: Khi các gói RTP, thiên đường đã được chỉ định các ưu tiên cần thiết của chúng, chúng sẽ được phân phối ở tốc độ mặc định của thiết bị. Trong một mạng bị nghẽn, các gói phải di chuyển cùng với các gói không khẩn cấp còn lại. Mặc dù độ trễ bản thân won có ảnh hưởng đến chất lượng dữ liệu nghe nhìn được phân phối, nhưng nó sẽ ảnh hưởng đến giao tiếp giữa người dùng cuối. Ở độ trễ 100ms, chúng sẽ bắt đầu nói chuyện với nhau khi các gói không đồng bộ hóa và ở 300ms, cuộc trò chuyện sẽ không thể hiểu được.

• Jitter: Các ứng dụng thời gian thực loại bỏ bộ đệm mức vận chuyển tiêu chuẩn, do đó không có cơ chế lắp ráp lại các gói đến theo đúng thứ tự. Jitter là tốc độ không đều của các gói trên mạng. Nó có thể dẫn đến gói đến muộn và ra khỏi chuỗi. Vì ứng dụng không đợi luồng được lắp ráp chính xác, nên các gói trong chuỗi bị bỏ đi dẫn đến méo hoặc lỗ hổng trong âm thanh hoặc video được phân phối.
• Mất gói: Đây là trường hợp xấu nhất mà chúng tôi thấy rằng một số (hoặc một phần) gói bị mất do quá nhiều tắc nghẽn trên các thiết bị mạng. Khi hàng đợi đầu ra của bộ chuyển mạch hoặc bộ định tuyến lấp đầy, việc thả đuôi xảy ra khi thiết bị loại bỏ mọi gói đến mới cho đến khi không gian trở lại khả dụng.

Trong tất cả các trường hợp chúng ta vừa thấy, QoS có thể giúp phân loại dữ liệu, quản lý hàng đợi, và ngăn ngừa mất dữ liệu.

Xem thêm: Hướng dẫn cơ bản về mất gói

Nó không mất nhiều trí tưởng tượng để xem truyền thông và truyền phát hoặc truyền phát có thể bị ảnh hưởng xấu như thế nào khi chúng ta từ chối sử dụng QoS – đặc biệt là trên các mạng phục vụ các giao thức RTP. Ngay cả khi nó được thiết kế hoàn hảo, cuối cùng, việc giao tiếp sẽ trở nên khó khăn, sau đó trở nên xấu đi khi lưu lượng truy cập tăng lên, và cuối cùng trở nên không thể.

Ba lỗi – độ trễ, hốt hoảng, và mất gói – trên thực tế, rất quan trọng trong việc xác định việc triển khai hoạt động tốt đến mức nào mà các công ty sản xuất phần mềm giám sát mạng và QoS như SolarWinds sử dụng chúng như số liệu để đo lường chất lượng lưu lượng truy cập dựa trên RTP.

Công cụ mạng để theo dõi QoS

SolarWinds Phân tích lưu lượng NetFlow (THỬ MIỄN PHÍ)

Sẽ là không công bằng nếu tiếp tục mà không đề cập thêm một chút về một trong những công cụ giám sát mạng tốt nhất ngoài kia: SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer.

Bộ ứng dụng giám sát mạng này giúp giải quyết các vấn đề có thể gây ra bởi:

• Mạng chậm: Một mạng chậm có thể giữ toàn bộ con tin kinh doanh vì nó tiếp tục giảm tốc độ truyền dữ liệu. Trừ khi các nút thắt cổ chai mạng được gỡ bỏ, toàn bộ tổ chức sẽ gặp phải kết nối khủng khiếp.
• Truyền thông nghe nhìn chậm chạp: Một doanh nghiệp có thể thiết lập một kênh liên lạc rõ ràng trong kênh mạng của mình sẽ bị tê liệt. Tệ hơn nữa, việc không thể giao tiếp rõ ràng với khách hàng của mình gần như chắc chắn sẽ khiến nó quỳ xuống.
• Mạng không giám sát: Một quản trị viên có thể theo dõi chính xác mạng won won có thể biết về tình trạng hiện tại của mình hoặc cách lập kế hoạch cho việc mở rộng trong tương lai. Nếu không ghi lại mạng và theo dõi hiệu suất của từng thiết bị, người quản lý mạng không thể đưa ra quyết định sáng suốt và có khả năng làm trầm trọng thêm các vấn đề về hiệu suất.

Được trang bị Trình phân tích lưu lượng Netflow, quản trị viên mạng sẽ có thể thoát khỏi các sự cố mà chúng tôi vừa thấy:

• Giúp triển khai QoS và tối ưu hóa nó –  thông qua phản hồi luồng dữ liệu
• Nắm giữ và báo cáo về cấu hình chính sách QoS hiện tại, thông báo các quyết định thiết kế.
• Giám sát việc sử dụng băng thông để xác định những ứng dụng và thiết bị nào sử dụng tài nguyên mạng – những ứng dụng này có thể được cách ly, sắp xếp lại hoặc tắt. Xem thêm: 6 công cụ giám sát băng thông miễn phí tốt nhất

Bảng điều khiển phân tích lưu lượng Netflow điển hình chứa thông tin quan trọng mà quản trị viên cần để theo dõi trạng thái và thực hiện điều chỉnh cài đặt nhanh chóng. Một ví dụ:

Những báo cáo và phân tích này bao gồm: độ trễ, jitter và mất gói.

SolarWinds Phân tích lưu lượng truy cập NetFlow Tải xuống THỬ MIỄN PHÍ 30 ngày tại SolarWinds.com

Giám sát QoS của Paessler với PRTG

Một tùy chọn khác mà bạn có thể điều tra để theo dõi QoS là Paessler PRTG. Bộ giám sát mạng này có một phần đặc biệt theo dõi hiệu suất QoS. Hàm này hiển thị cho bạn luồng lưu lượng được gắn thẻ trong thời gian thực và nó cũng lưu trữ dữ liệu để phân tích hiệu suất và lập kế hoạch dung lượng.

Phần mềm PRTG bao gồm bốn cảm biến theo dõi bao gồm ba phương pháp QoS khác nhau. Chúng được bổ sung bởi cảm biến Ping Jitter theo dõi tính thường xuyên của việc phân phối gói trong luồng.

Ba loại QoS mà PRTG có thể theo dõi là QoS tiêu chuẩn, Cisco IP-SLA và Cisco CBQoS. Các bộ theo dõi của QoS tiêu chuẩn được triển khai dưới dạng cảm biến một chiều hoặc cảm biến khứ hồi. Những máy theo dõi này có thể hoạt động trên các kết nối trên internet. Để có được một bản ghi chính xác về hiệu suất tại điểm đến, bạn cần phải đặt cảm biến tại vị trí từ xa đó cho dịch vụ cảm biến một chiều. Dịch vụ khứ hồi yêu cầu bộ phản xạ tại vị trí từ xa để hoạt động.

Cảm biến Cisco IP-SLA được dành riêng để giám sát lưu lượng VoIP được gắn thẻ trên mạng của bạn. Nó ghi lại một loạt các số liệu cho lưu lượng cuộc gọi bao gồm thời gian làm tròn, độ trễ, độ giật, độ trễ và Điểm ý kiến ​​trung bình (MOS).

Cảm biến CBQoS của Cisco tuân theo các triển khai Chất lượng dịch vụ dựa trên lớp. CBQoS là một phương pháp xếp hàng và nếu bạn muốn triển khai nó, bạn sẽ phải theo dõi thêm các điểm nhập vào bộ định tuyến và chuyển mạch của bạn. Bạn tạo ít nhất ba hàng đợi ảo cho mỗi thiết bị, vì vậy có nhiều hơn nữa để theo dõi.

PRTG có thể tự thiết lập và lập bản đồ tất cả các cơ sở hạ tầng của bạn. Tuy nhiên, việc triển khai QoS yêu cầu ra quyết định, do đó bạn sẽ phải tự thiết lập phương thức bằng cách quyết định loại lưu lượng truy cập nào cần ưu tiên.

Paessler cho phép bạn sử dụng PRTG miễn phí nếu bạn chỉ kích hoạt tối đa 100 cảm biến. Nếu bạn đi lớn hơn, bạn có thể dùng thử hệ thống miễn phí 30 ngày, bao gồm cả màn hình QoS.

Làm cách nào để định cấu hình QoS của bạn?

Bộ định tuyến và bộ chuyển mạch có thể được cấu hình để ưu tiên các giao thức thường được truy cập bởi các bộ phần mềm quản lý bộ định tuyến. Toàn bộ quá trình định cấu hình tùy chọn QoS của bạn là một việc khá đơn giản bao gồm:

• Đăng nhập vào ứng dụng và kết nối với trung tâm hoặc chuyển qua ứng dụng
• Điều hướng đến menu cấu hình QoS
• Đặt tùy chọn ưu tiên gói

Và chỉ cần như vậy, các gói phương tiện sẽ có thể đi qua các mạng một cách trơn tru. Các kỹ sư mạng Hardcore có thể thực hiện tất cả các tác vụ được liệt kê ở trên thông qua các giao diện cấu hình dòng lệnh.

Các gói RTP được ưu tiên như thế nào?

Ưu tiên gói QoS có thể được thực hiện bằng hai phương pháp chính:

• Phân loại: Phương pháp này xác định các loại gói và gán mức độ ưu tiên của chúng bằng cách đánh dấu chúng. Việc nhận dạng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng ACL (Danh sách điều khiển truy cập), triển khai LAN bằng CoS (Lớp dịch vụ) hoặc với sự trợ giúp của các bộ chuyển mạch sử dụng các dấu QoS dựa trên phần cứng.
• Xếp hàng: Hàng đợi là bộ đệm hiệu suất cao được tìm thấy trong bộ định tuyến và chuyển mạch. Các gói đi qua chúng được giữ trong các vùng nhớ chuyên dụng khi chúng chờ được gửi trên đường đi. Khi các giao thức, chẳng hạn như RTP được gán mức độ ưu tiên cao hơn, chúng sẽ được chuyển sang hàng đợi chuyên dụng để đẩy dữ liệu lên với tốc độ nhanh hơn, do đó làm giảm cơ hội bị loại bỏ. Các hàng đợi ưu tiên thấp hơn aren đã có được sự sang trọng này.

Một điều quan trọng cần được ghi nhớ ở đây là gói dữ liệu đánh dấu ưu tiên chỉ có hiệu lực trong mạng nó đã được tạo trong. Một khi nó rời khỏi mạng, chủ sở hữu của mạng người nhận sẽ xác định mức độ ưu tiên mới của nó.

Suy nghĩ cần cân nhắc khi ưu tiên các gói

Một số suy nghĩ và mẹo có thể giúp khi quyết định cách ưu tiên các gói bao gồm:

• Nó thường là một ý tưởng tốt để có các dấu ưu tiên được chỉ định bởi các thiết bị gần nguồn dữ liệu nhất Điều này đảm bảo các gói du lịch trên toàn bộ mạng với mức độ ưu tiên chính xác.
• Các Thiết bị được lựa chọn để đánh dấu các gói đến phải luôn là công tắc. Đây là vì những thiết bị này có thể cân bằng tải lưu lượng và chia sẻ gánh nặng với các thiết bị chuyển mạch khác, do đó giảm gánh nặng cho CPU của họ.
• Lưu lượng đến gần như luôn luôn lớn hơn lưu lượng đi ngược chiều. Các nhà cung cấp ISP thường chỉ định ít băng thông hơn cho khách hàng của họ Lưu lượng truy cập đi ra và trên đó (trên đường dẫn mạng đi) mà QoS cần được áp dụng chủ yếu.
• Cisco có một đề xuất về cách các gói nên được đánh dấu như được hiển thị trong sơ đồ này:

Cuối cùng, sự thành công của việc triển khai QoS luôn phụ thuộc vào chất lượng của chính sách chi phối cách các gói được phân loại, đánh dấu và xếp hàng. Các chính sách phải được soạn thảo cẩn thận để triển khai QoS thành công.

Điều gì không sử dụng QoS cho

Sau khi đọc về QoS, nó có vẻ là một loại thuốc tiên có thể chữa tất cả các bệnh gây tắc nghẽn mạng. Chà, ở một mức độ nhất định, nó có thể làm cho hầu hết các giao tiếp RTP mượt mà hơn và làm cho nó xuất hiện như thể nó đã sắp xếp lưu lượng truy cập trên mạng. Thật không may, đó là một giải pháp toàn diện cho mọi vấn đề mạng.

QoS không bao giờ nên được sử dụng cho các mục đích sau:

Tăng băng thông

Mặc dù QoS giúp hợp lý hóa mức độ ưu tiên của các gói RTP và làm cho nó trông giống như mạng đột nhiên tăng băng thông, nhưng nó không bao giờ nên được hiểu như vậy. Không bao giờ nên sử dụng QoS như một công cụ để tăng băng thông khi tất cả những gì nó làm là sử dụng các tài nguyên hiện có hiệu quả hơn một chút (và có lợi cho các gói RTP).

Thay vào đó, hãy xem xét việc lưu vào bộ nhớ cache của các tệp để giảm lượng dữ liệu đến và đi. Nếu điều đó không hoạt động, thì điều đó có nghĩa là đã đạt đến giới hạn băng thông. Khi một công ty đạt đến giới hạn băng thông rộng, điều khả thi duy nhất cần làm là ra ngoài và mua thêm một số công ty – không sử dụng QoS.

Hủy đăng ký mạng

Nếu các ứng dụng giả mạo còn lại để chạy và cuối cùng chúng sẽ chiếm dụng băng thông mạng của mạng, triển khai QoS không phải là giải pháp. Mặc dù các cuộc gọi Skype cuối cùng có thể bắt đầu được thực hiện, QoS sẽ không giải quyết được vấn đề gốc. Cuối cùng, các ứng dụng giả mạo sẽ nuốt chửng bất cứ tài nguyên nào có thể có, làm cạn kiệt lợi ích của QoS.

Một giải pháp có thể làm việc ở đây là săn lùng các ứng dụng ngốn tài nguyên và tắt chúng hoặc sắp xếp lại chúng chạy trong giờ sau.

Một lần nữa, toàn bộ mục đích của việc định cấu hình QoS trên mạng là để đảm bảo các cuộc gọi video và âm thanh không bị lag lag (hoặc thậm chí bị hủy) do mạng bị nghẽn. Nó không phải là một công cụ thực sự có thể tăng băng thông. Nó có thể đường hầm thông qua một mạng bị tắc, hoặc.

Việc triển khai QoS tốt sẽ cải thiện chất lượng và tốc độ của dữ liệu quan trọng bằng cách tối ưu hóa băng thông được phân bổ và tạo điều kiện cho các gói tin gắn thẻ để chúng được xác định và đưa ra các ưu tiên được chỉ định. Nó sử dụng băng thông có sẵn; nó không mở rộng nó.

Hình ảnh phân bổ:

1.  Hình ảnh nổi bật của John Carleway trên Bapt
2.  Đèn đường màu đỏ và trắng trên đường cao tốc đô thị vào ban đêm ở Röddingsmarkt bởi CBX. trên Bapt
3.  Thiết kế mạng hỗn hợp – Wikimedia, miền công cộng
4. Tóm tắt phân tích lưu lượng truy cập mạng Netflow Tóm tắt – ảnh chụp màn hình vào ngày 28/05/2023
5. Các khuyến nghị đánh dấu đường cơ sở của Cisco Cisco QoS Hướng dẫn đánh dấu đường cơ sở của Cisco Systems, Inc. Không được phép sử dụng trái phép (Ảnh chụp vào ngày 28/05/2023)