Quality of Service oder QoS ist ein komplexes Thema. Aber seine Verwendung ist heutzutage so verbreitet, dass jeder Netzwerkadministrator davon wissen sollte. QoS wurde populär, da immer mehr Netzwerke Daten transportierten, die priorisiert werden mussten, während die Nutzung von Freizeitnetzwerken immer üblicher wurde. Es ist nicht unsere Absicht, Sie zu QoS-Experten zu machen, sondern wir möchten das Thema so wenig wie möglich technisch beleuchten. Vereinfacht gesagt ist es unser Ziel, die folgende Frage zu beantworten: Was ist QoS und wofür ist es gut?
Dies ist kein Kurs über QoS-Theorie undImplementierung. Es wird kein einziger Switch- oder Router-Befehl angezeigt. Unser Ziel ist es, Ihnen zu ermöglichen, die Essenz von QoS einfach zu erfassen. Zunächst klären wir, was QoS ist - und was nicht. Danach machen wir eine kurze Pause, um einige Tools von SolarWinds zu besprechen, die Sie möglicherweise ausprobieren möchten. Anschließend werden die verschiedenen Faktoren erläutert, die sich auf die Netzwerkleistung auswirken können. Dies bringt uns zum Kern unserer Angelegenheit: Wie funktioniert QoS? Wie Sie sehen werden, ist es viel einfacher als es scheint. Und bevor wir zum Schluss kommen, besprechen wir, was passiert, wenn Sie QoS nicht verwenden und mit welcher QoS Sie nicht helfen können.
Also, was ist QoS genau?
Als die Netzwerknutzung immer mehr zunahmVerkehr unterschiedlicher Art und als die Überlastung des Netzwerks immer häufiger und wichtiger wurde, stellten die Ingenieure schnell fest, dass sie eine Möglichkeit zur Organisation und Priorisierung des Verkehrs benötigten. QoS ist keine Sache, sondern eine Kombination von Funktionen und Technologien, die zusammenarbeiten, um dies zu erreichen. Durch viele Versuche und Irrtümer verfügen wir jetzt über ein relativ universelles QoS-System, mit dem zuverlässig sichergestellt werden kann, dass wichtiger Datenverkehr die erforderliche Aufmerksamkeit erhält.
Ein wichtiger Aspekt von QoS ist, dass es sein mussvon Ende zu Ende implementiert, um von Nutzen zu sein. QoS wird auf Geräten wie Switches und Routern eingerichtet, die den Datenverkehr verarbeiten. Ein solches Gerät im Datenpfad muss über die richtige QoS-Konfiguration verfügen, da es sonst nicht die erwarteten Auswirkungen hat. Außerdem muss jedes Gerät eine QoS-Konfiguration haben, die mit den anderen kompatibel ist. “ QoS verwendet Prioritätsmarkierungen, um seine Magie zu erreichen. Sie können sich leicht vorstellen, was passieren würde, wenn ein Gerät eine höhere Priorität als wichtiger ansieht, während ein anderes das Gegenteil tut.
Eine echte Analogie
Wir vergleichen oft das Netzwerk mit dem FahrzeugverkehrDabei stehen Autobahnen für Netzwerkverbindungen und Fahrzeuge für Datenpakete. Es ist eine ziemlich gute Analogie, da es viele Ähnlichkeiten zwischen den beiden Verkehrsarten gibt. Wahrscheinlich mehr als es Unterschiede gibt. Wir werden dieselbe Analogie verwenden, um konkret zu erklären, was QoS ist.
Stellen wir uns also eine viel befahrene Autobahn vor. Es ist Freitagnachmittag zur Hauptverkehrszeit und es gibt viele Autos und Lastwagen. Der Verkehr bewegt sich bereits recht langsam, aber um es noch schlimmer zu machen, nähern wir uns einer Kreuzung. Auf der anderen Seite dieser Kreuzung werden Straßenarbeiten durchgeführt, die das Problem nur noch verschlimmern. Die meisten von Ihnen waren höchstwahrscheinlich in einer solchen Situation.
Um zu versuchen, den Verkehr ein wenig besser zu bewegen,An der nächsten Kreuzung ist ein Verkehrspolizist. Er bemüht sich, jedem Autofahrer seinen gerechten Anteil an der Straße zu geben. Aber selbst mit seiner Hilfe bewegen sich die Dinge nicht viel und Sie stecken, ob Sie wollen oder nicht, im Verkehr fest.
Dann hören Sie in der Ferne einen KrankenwagenSirene kommt von hinten. Dies ist der Fall, wenn der Verkehrspolizist an der Kreuzung einen hohen Gang einlegt. Er erkennt, dass der Krankenwagen wirklich durchfahren muss, und sorgt dafür, dass der Verkehr vor dem Krankenwagen durchgelassen und der Gegenverkehr gestoppt wird, damit er seine Route so schnell wie möglich fortsetzen kann. In der Zwischenzeit müssen andere Autofahrer warten, bis sie ihre Route wieder aufnehmen können, sobald das priorisierte Fahrzeug passiert ist.
Zwei großartige Tools von SolarWinds
Bevor wir weitermachen, möchte ich über awenige Tools von SolarWinds. Obwohl sie nicht direkt mit der QoS zusammenhängen, sind beide sehr nützlich, um zu identifizieren, wo es Engpässe in Ihren Netzwerken gibt und was sie verursacht. Sie helfen Ihnen bei der Beurteilung der aktuellen Situation. Dies ist der erste Schritt zur Behebung von Problemen im Allgemeinen und zur Implementierung von QoS.
1. Netzwerkleistungsmonitor (Kostenlose Testphase)
Das Vorzeigeprodukt von SolarWinds, das NetzwerkDer Systemmonitor ist möglicherweise eines der besten Tools zur Überwachung der SNMP-Bandbreite. Hierbei handelt es sich um ein Tool, das das Simple Network Management Protocol verwendet, um die Entwicklung der Bandbreitennutzung von Netzwerkschaltungen im Zeitverlauf darzustellen. Das Dashboard, die Ansichten und Diagramme der Software können vollständig angepasst werden. Das Tool lässt sich mit minimalem Aufwand einrichten und kann unmittelbar nach der Installation mit der Überwachung beginnen. NPM kann von kleinsten Netzwerken bis zu großen Netzwerken mit Hunderten von Geräten skaliert werden, die auf mehrere Standorte verteilt sind.
Kostenlose 30-Tage-Testversion: SolarWinds Network Performance Monitor
Der SolarWinds Network Performance Monitor verwendetSNMP, um Geräte in regelmäßigen Abständen (normalerweise fünf Minuten) abzufragen und ihre Schnittstellenzähler zu lesen. Anschließend wird die Bandbreitennutzung berechnet und zur späteren Bezugnahme in einer Datenbank gespeichert. Außerdem werden Diagramme angezeigt, in denen die Entwicklung der Bandbreitennutzung im Zeitverlauf dargestellt ist. NPM ist ein riesiges Tool mit mehreren zusätzlichen Funktionen. Beispielsweise können Netzwerkkarten erstellt und der kritische Pfad zwischen zwei Geräten angezeigt werden.
Die Preise für den Netzwerk-Performance-Monitor beginnen bei rund 3000 US-Dollar. Sie können das Produkt 30 Tage lang testen, bevor Sie es kaufen.
2. NetFlow Traffic Analyzer (Kostenlose Testphase)
Der SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer gibt dieAdministrator eine detailliertere Ansicht des Netzwerkverkehrs. Es wird nicht nur die Bandbreitennutzung in Bit pro Sekunde angezeigt. Das Tool bietet detaillierte Informationen zum beobachteten Verkehr. Hier erfahren Sie, welche Art von Verkehr häufiger auftritt oder welcher Benutzer mehr Bandbreite verwendet. Darüber hinaus erhalten Sie wertvolle Informationen zu den verschiedenen Arten von Datenverkehr, die in Ihrem Netzwerk übertragen werden, z.
Kostenlose 30-Tage-Testversion: SolarWinds Netflow Traffic Analyzer
Der NetFlow Traffic Analyzer verwendet den NetFlowProtokoll, um detaillierte Nutzungsinformationen von Ihren Netzwerkgeräten zu erhalten. Das NetFlow-Protokoll ist in viele Netzwerkgeräte verschiedener Hersteller integriert. Nach der Konfiguration senden Netzwerkgeräte detaillierte Informationen zu jeder Netzwerkkonversation oder jedem Netzwerkfluss an einen NetFlow-Collector und -Analysator. Der SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer ist ein solcher Kollektor und Analysator.
Wenn Sie das Produkt vor dem Kauf testen möchten, können Sie eine kostenlose 30-Tage-Testversion von SolarWinds herunterladen. Dies ist eine voll funktionsfähige Version, die nur zeitlich begrenzt ist.
Faktoren, die sich auf die Netzwerkleistung auswirken
In einem typischen Netzwerk kann die Datenübertragung von mehreren Faktoren beeinflusst werden. Wir haben eine Liste der Hauptfaktoren zusammengestellt, die sich auf die Netzwerkleistung auswirken können.
Niedriger Durchsatz
Dies hängt mit der Kapazität einer Netzwerkverbindung zusammen. Einige können mehr Verkehr verarbeiten als andere. Sie wird normalerweise in Bits (oder häufig in Kilo oder Megabit) pro Sekunde gemessen. Wenn Sie die Kapazität der Verbindung überschreiten, kommt es zu einer Überlastung, und die Leistung wird beeinträchtigt.
Verworfene Pakete
Pakete können von Netzwerkgeräten für verworfen werdenmehrere Gründe. Vielleicht wurden sie auf dem Transportweg beschädigt und können nicht mehr erkannt werden. Häufiger werden Pakete verworfen, wenn sie auf einem Gerät ankommen, dessen Puffer bereits voll sind. Die empfangende Anwendung erkennt normalerweise, dass einige Daten fehlen, und fordert ihre erneute Übertragung an, was zu zusätzlichen Verzögerungen und Leistungseinbußen führt.
Fehler
Rauschen und Interferenzen können Daten verfälschen. Dies gilt insbesondere für die drahtlose Kommunikation und über lange Kupferdrähte. Wenn Fehler erkannt werden, fordert die empfangende Anwendung die erneute Übertragung der fehlenden Daten an, was wiederum die Leistung beeinträchtigt.
Latenz
Die Wartezeit hat mit dem Anstehen von Netzwerkgeräten zu tunDaten vor dem Versenden. Dies kann auch passieren, wenn längere Strecken verwendet werden, um eine Überlastung zu vermeiden. Es sollte nicht mit Durchsatz verwechselt werden. Mit der Latenz kann sich die Verzögerung mit der Zeit aufbauen, auch wenn der Durchsatz ausreichend ist.
Jitter
Jitter ist definiert als Variation der VerzögerungEs dauert, bis jedes Datenpaket sein Ziel erreicht. Das passiert aus verschiedenen Gründen. Beispielsweise können zwei Pakete unterschiedliche Routen einnehmen. Die Folge ist, dass Pakete, wenn der Jitter zu hoch wird, nicht mehr in der richtigen Reihenfolge am Ziel ankommen können. Wenn die Pakete Teil eines Word-Dokuments sind, werden sie korrekt sortiert und niemand wird davon betroffen sein. Wenn es sich jedoch um Sprach- oder Videodaten-Streaming handelt, kann dies zu Problemen aller Art führen.
Wie wir gerade gesehen haben, sind einige Arten von Datenverkehr - wie z. B. Sprache oder Video-Streaming - stärker von Leistungsproblemen betroffen. Dies ist der Grund, warum unterschiedlicher Datenverkehr eine unterschiedliche Behandlung erfordert und warum QoS vorhanden ist.
So funktioniert QoS
Bevor wir beginnen, möchte ich einige Dinge anführen. Erstens bin ich kein Netzwerktechniker. Zweitens ist das Ziel dieser Erklärung nicht absolut genau zu sein. Ich vereinfache die Dinge wissentlich und verdrehe vielleicht sogar die Realität in gewissem Maße, um die Verdaulichkeit dieses Abschnitts zu verbessern. Mein Ziel ist es, Ihnen eine allgemeine Vorstellung davon zu geben, wie es funktioniert, und Sie nicht in der QoS-Konfiguration zu schulen.
QoS funktioniert, indem mehr Verkehr ermittelt wird"Wichtig" und durch Priorisierung dieses Verkehrs im gesamten Netzwerk. Es gibt keine „goldene Regel“ darüber, welcher Verkehr wichtiger ist als der andere. Offensichtlich wird ein Teil des Datenverkehrs (z. B. Sprache oder Video-Streaming) normalerweise als wichtig angesehen, da er bei Leistungsabfall nicht ordnungsgemäß funktioniert. Ein Teil des Datenverkehrs - wie z. B. das Surfen im Internet in vielen Organisationen - wird als unwichtig angesehen und daher nicht priorisiert.
QoS besteht aus zwei Komponenten. Zunächst muss der Verkehr klassifiziert und gekennzeichnet werden. Obwohl es mehrere Möglichkeiten gibt, den Verkehr zu kennzeichnen, sind heute differenzierte Dienste am weitesten verbreitet. Dies ist die, die wir in Kürze beschreiben werden. Die zweite Komponente ist die Warteschlange, die sicherstellt, dass Prioritätsdaten so schnell wie möglich übertragen werden. Das Einreihen in die Warteschlange erfolgt auf den Netzwerkgeräten gemäß den Kennzeichnungen für differenzierte Dienste.
Differentiated Services oder DiffServ verwenden aSechs-Bit-Code im Header jeder gepackten Markierung entspricht mehreren Klassen mit zunehmender Priorität. Diese Kennzeichnung wird als DSCP (Differentiation Services Code Point) bezeichnet. Typische DSCP-Werte reichen von 0 (der am wenigsten wichtige Verkehr) bis 48 (der wichtigste Verkehr).
Klassifizierung und Kennzeichnung
Damit der Netzwerkverkehr korrekt verarbeitet wirdJe nach Priorität muss es zuerst klassifiziert und entsprechend gekennzeichnet werden. Die Markierung kann direkt an der Quelle erfolgen. Zum Beispiel ist es nicht ungewöhnlich, dass IP-Telefone ihren Datenverkehr als DSCP 46 markieren, einen Wert mit hoher Priorität. Für Verkehr, der nicht an der Quelle markiert ist, sind die Dinge etwas komplizierter.
Unmarkierter Verkehr existiert nicht mitDiffServ. Standardmäßig ist der gesamte Datenverkehr mit DSCP 0 markiert, der niedrigsten Priorität. Es ist Aufgabe des ersten Netzwerkgeräts, den Datenverkehr zu verwalten - normalerweise ein Switch -, um ihn zu kennzeichnen. Wie wird es gemacht? Meist über ACLs.
ACLs oder Zugriffssteuerungslisten sind eine Funktion vondie meisten Netzwerkgeräte, die zur Identifizierung des Datenverkehrs verwendet werden können. Wie der Name schon sagt, wurden sie ursprünglich als Mittel zur Zugriffskontrolle verwendet. ACLs identifizieren den Datenverkehr anhand mehrerer Kriterien. Unter diesen sind die Quell- und Ziel-IP-Adresse sowie die Quell- und Ziel-Portnummer am gebräuchlichsten. Im Laufe der Jahre wurden ACLs immer weiter verfeinert und können nun zur präzisen Auswahl eines bestimmten Datenverkehrs verwendet werden.
Bei ACLs, die zum Einfügen von QoS-Markierungen verwendet werden, legen die Regeln nicht nur fest, wie der Verkehr erkannt wird, sondern auch, mit welchem DSCP-Wert er markiert werden soll.
Anstehen
Jetzt, da der Verkehr markiert ist, bleibt nur noch zupriorisieren Sie es entsprechend seiner Kennzeichnung. Dies wird normalerweise durch die Verwendung mehrerer Warteschlangen mit zunehmender Priorität erreicht. Obwohl DSCP-Werte 6 Bit breit sind und daher zwischen 0 und 63 liegen können, werden von Netzwerkgeräten selten so viele Warteschlangen verwendet. Normalerweise verwenden die meisten Netzwerkgeräte drei bis sieben Warteschlangen, wobei fünf die am häufigsten verwendete Nummer sind. Bei fünf Warteschlangen und mehr als 60 Markierungen haben Sie sicherlich festgestellt, dass in jeder Warteschlange mehr als ein DSCP-Wert vorhanden ist.
Die Warteschlange mit der niedrigsten Priorität, die häufig aufgerufen wirdDie bestmögliche Warteschlange oder die beste Warteschlange wird diejenige sein, die die geringste Aufmerksamkeit von der Routing-Engine erhält. Umgekehrt erhält die Warteschlange mit der höchsten Priorität, die wir häufig als Echtzeit- oder RT-Warteschlange bezeichnen, die größte Aufmerksamkeit. Dies stellt sicher, dass „wichtiger“ Verkehr vorrangig weitergeleitet oder vermittelt wird. Dies bedeutet natürlich auch, dass Best-Effort möglicherweise ernsthaft verzögert und möglicherweise sogar nie ausgeführt wird. Dies ist bei der Klassifizierung und Markierung von Best-Effort-Verkehr zu beachten
Folgen der Nichtverwendung von QoS
Die Konsequenzen der Nichtverwendung von QoS sind sehr unterschiedlich. Wenn Ihr Netzwerk beispielsweise keinen hochsensiblen Datenverkehr wie IP-Telefonie oder Video-Streaming überträgt, kann die Nichtverwendung von QoS keinen Unterschied machen. Dies gilt insbesondere dann, wenn Ihr aktuelles Verkehrsaufkommen niedrig ist. In der Tat bringt QoS in einer Situation mit wenig Verkehr fast keinen Nutzen. Wenn wir zu unserer Autobahnanalogie zurückkehren. Befindet sich der Krankenwagen alleine auf einer 5-spurigen Autobahn, muss er nicht priorisiert werden.
Aber in Situationen, in denen Ihr Netzwerk leidetBei allen oder vielen Problemen wie Überlastung und Überlastung führt das Fehlen von QoS zu allen möglichen Problemen. Bei Datenverkehr, der eine Echtzeit- oder Nahezu-Echtzeitübertragung erfordert, wie z. B. IP-Telefonie, kann dies beispielsweise zu verstümmelten, abgehackten oder unverständlichen Audiodaten führen. Das Video-Streaming würde ebenfalls beeinträchtigt, was zu einer übermäßigen Pufferung während der Wiedergabe führen würde.
Aber auch andere Dienste könnten darunter leidenFehlen von QoS. Stellen Sie sich vor, ein Benutzer eines Unternehmensnetzwerks versucht, auf ein wichtiges webbasiertes Buchhaltungssystem zuzugreifen, während sich gleichzeitig Hunderte von Benutzern in der Mittagspause befinden und intensiv im Internet surfen. Dies könnte die Buchhaltungsanwendung unbrauchbar machen, es sei denn, der Datenverkehr wird mithilfe von QoS korrekt priorisiert.
QoS behebt nicht alles
Aber so gut es auch ist, die Implementierung von QoS ist nicht das A und OLösung für jedes Problem. Netzwerkadministratoren sind der Meinung, dass die Implementierung von QoS sie von der Notwendigkeit befreit, Bandbreite hinzuzufügen. Zwar führt die Implementierung von QoS zu einer sofortigen und offensichtlichen Verbesserung des Betriebs von Verkehr mit hoher Priorität. Es wird auch eine niedrigere Priorität herabgesetzt.
QoS kümmert sich um das temporäre NetzwerkEngpässe und stellt sicher, dass geschäftskritische Dienste auch bei Engpässen weiterhin ordnungsgemäß funktionieren, dies wird jedoch nicht gestoppt. Sie müssen weiterhin die Netzwerknutzung überwachen und über ein Kapazitätsplanungsprogramm verfügen.
Fazit
QoS sollte Teil eines Unternehmensnetzwerks seinStrategie, aber es sollte nicht der einzige Punkt sein. Vor allem aber sollte bei der Planung und Einrichtung von QoS äußerste Sorgfalt angewendet werden. Während es bei richtiger Anwendung kleine Wunder vollbringen kann, könnte es die Situation für bestimmte Benutzer noch viel schlimmer machen. Und bevor Sie QoS implementieren, sollten auch Überwachungstools eingerichtet werden, um die Situation zu bewerten. Dieselben Tools sind auch nach der Implementierung von unschätzbarem Wert.
Bemerkungen