X NEt

Что такое QoS?

Трафик внутри сети распределяется с помощью маршрутизаторов. Одна из важных функций сетевых устройств, которая отвечает за распределения трафика внутри сети, – Quality of Service. Рассмотрим принципы работы, разновидности и особенности технологии.

Понятие QoS

С английского языка Quality of Service переводится как «Качество обслуживания». Технология присваивает метки каждому классу трафика, чтобы гарантировать быструю доставку пакетов по важным направлениям.

QoS используется на узких участках канала связи, чтобы ускорить прохождение пакетов. Применение сервиса позволит информации, которая не терпит задержек, первой проходить через точку. Классический пример – прокси-сервер в офисе. Через него сотрудники компании выходят во «всемирную паутину».

Маркирование трафика позволяет менять значения параметров:

  • Ширина канала (Bandwidth).
  • Задержка во время транспортировки данных (Delay).
  • Колебания во время доставки информации (Jitter).
  • Процент потери информации (Packet Loss).
Традиционная Wi-Fi сеть и Mesh сеть

Виды Quality of Service

Выделяют три класса сервиса:

  1. Best Effort Service (Негарантированная доставка). Этот тип технологии управляет только шириной канала, обеспечивая надежную связь между точками сети. Остальные функции: время доставки, приоритеты, надежность – не активны. Схема используется в маршрутизаторах начального уровня (Entry Level).

  2. Integrated Service (Интегрированный сервис). Работает по протоколу RSVP, резервируя пропускную способность для передачи пакетов. Гарантируется доставка до конечного узла. Опция постоянно включена, что является одновременно и преимуществом, и недостатком.

  3. Differentiated Service (Дифференциальный сервис). Для каждого типа данных составляется алгоритм, состоящий из классификаторов трафика, функций распределения ресурсов и т.д. Модель является промежуточным звеном между первыми двумя, поскольку она не гарантирует доставку, но управляет шириной канала.
Традиционная Wi-Fi сеть и Mesh сеть

Как работает Quality of Service

QoS расставляет приоритеты в соответствии с уровнями модели OSI. Обычные коммутаторы поддерживают уровень L2, а значит сервис маркирует фреймы. Маршрутизаторы и продвинутые свитчи работают на уровне L3 — то есть информация передается в виде пакетов.

На канальном уровне отсутствует поле для приоритета, поэтому используется маркировка внутри свитча. Критерий – номер входящего порта.

Для тонкой настройки существуют политики IEEE 802.1P и 802.1Q. Принцип следующий: первая – обслуживает трафик, вторая – описывает VLAN. В заголовке каждого фрейма выделяются три бита, которые заполняются цифрами от 0 до 7. Такая схема настройки получила название Class of Service.

Процесс транспортировки на канальном слое выглядит следующим образом. Фрейм поступает на порт коммутатора. Механизм обработки помещает его в аппаратную очередь исходящего порта. Очередь – это быстрая память, в которой помещаются данные до момента отправки. Она имеет ограничения по размеру.

На третьем уровне в заголовках IP пакетов доступен один байт, через который проставляется маркировка (IP Type of Service — ToS). Он заполняется значениями алгоритмов IP Precedence или DSCP. Первый имеет размер 3 бита и цифровой показатель от 0 до 7, а второй – 63 бита. Его значение колеблется в промежутке 0 – 63.

DSCP относится к дифференциальному типу QoS, что позволяет использовать ключевые слова вместо цифр.

  • Best Effort (BE) – доставка пакетов по возможности;
  • Assured Forwarding (AF) – 100% транспортировка данных до хоста;
  • Expedited Forwarding (EF) – срочная доставка.

Распределение трафика происходит по следующему механизму. Пакеты маркируются на входящем порте маршрутизатора, после чего перемещаются в очередь. Она представляет собой программное решение, в отличие от коммутаторов второго уровня, и не содержит ограничения по количеству пакетов.

Следующий этап — обработка данных по заданным правилам роутера, после чего пакет поступает на исходящий порт.

Когда используется QoS

Сервис активируется в ситуациях, когда возникает переполнение очереди на сетевых устройствах — такие случаи обычно называют перезагрузкой. Они возникают из-за разных показателей скоростей на внешних интерфейсах коммутаторов и маршрутизаторов, а также по причине агрегации трафика.

Активация QoS позволяет увеличить скорость обработки данных и убрать переполнение буфера памяти на сетевых устройствах.

Станислав Песнев
Технический писатель
Вам понравилась эта статья?
Посмотрите также наш блог на Youtube
Пару слов о концепции QoS
QoS (quality of service, от англ. - «качество обслуживания») — технология предоставления различным классам трафика различных приоритетов в обслуживании.
Подпишитесь на нашу рассылку!
Раз в месяц мы будем присылать вам полезные статьи и новости, которые будут интересны как руководителям ИТ отделов, так и собственникам бизнеса, которые заинтересованы в автоматизации бизнес-процессов, информационной безопасности и системном подходе в развитии своего дела.