Wat is QoS? Hoe gebruik je QoS voor snellere internetsnelheden wanneer je die het hardst nodig hebt?

WebTech360 - In het onderstaande artikel introduceren we het concept QoS (Quality of Service) op routers en leggen we u uit hoe u dit moet doen.

Wat is QoS?

QoS (afkorting voor Quality of Service) is een manier om de verkeersprioriteit van het netwerksysteem te regelen. Deze functie werkt op alle verschillende lagen van het systeem, maar in deze test richten we ons op routers die worden gebruikt in thuis- of persoonlijke modellen. Meer specifiek zal QoS de effecten ervan duidelijk aantonen op locaties waar vaak knelpunten voorkomen (of beter gezegd knelpunten genoemd), en tegelijkertijd bepalen welk deel van het verkeer belangrijker is dan de rest, op basis van de regels die de gebruiker instelt met betrekking tot IP-adressen, MAC-adressen, actieve services...

QoS-gebruiksscenario's in de praktijk

Om het beter te begrijpen, nemen we het voorbeeld van een file op de snelweg tijdens de spits. Alle automobilisten op de weg hebben één doel: hun eindbestemming bereiken. En dus moeten ze blijven rijden, zelfs in een slakkengang.

Toen waarschuwde het geluid van een ambulancesirene hen voor een voertuig dat dringend naar zijn bestemming moest en voor hen moest rijden. De chauffeurs gingen dus aan de kant – nu de "voorrang" van de ambulance – en lieten de ambulance passeren.

Evenzo heeft een netwerk, wanneer het data verzendt, een systeem waarbij sommige soorten data beter worden behandeld dan alle andere. Belangrijke datapakketten moeten hun bestemming veel sneller bereiken dan de rest, omdat ze tijdgevoelig zijn en "verlopen" als ze niet op tijd aankomen.

Waarom is QoS belangrijk?

Vroeger waren informatienetwerken en bedrijfsnetwerken aparte entiteiten. Telefoongesprekken en communicatie op afstand werden doorgaans afgehandeld via een RJ11-netwerk. Gesprekken werden gemonitord door een PABX-systeem. Dit systeem liep los van het RJ45-netwerk dat laptops, desktops en servers met elkaar verbond. De twee typen netwerken kruisten elkaar zelden, tenzij een computer bijvoorbeeld een telefoonlijn nodig had om verbinding te maken met internet. Een voorbeeld van zo'n netwerk ziet er als volgt uit:

Toen netwerken alleen data verstuurden, was snelheid minder belangrijk. Tegenwoordig moeten interactieve applicaties die audio en video overbrengen, met hoge snelheden over netwerken worden verzonden, zonder pakketverlies of variatie in de afleversnelheid.

Mensen voeren tegenwoordig zakelijke gesprekken via online vergaderapplicaties zoals Skype, Zoom en GoToMeeting, die IP-transportprotocollen gebruiken om video- en audioberichten te verzenden en ontvangen. Om de snelheid te verhogen, kunnen deze belangrijke applicaties hun werk doen zonder de administratieve processen die standaard gegevensoverdracht doorgaans vereist.

Waar ontstaat meestal een knelpunt?

Het belangrijkste werkingsmechanisme van QoS wordt gewoonlijk toegepast wanneer er op een bepaald tijdstip of plaats een knelpunt in het systeem ontstaat. De belangrijkste factor hierbij zijn de parameters die u instelt met betrekking tot de bandbreedte :

Stel dat uw QoS -instellingen de bandbreedte die u van uw internetprovider ontvangt , overschrijden . Wat gebeurt er als uw routerverkeer geen prioriteit krijgt omdat het systeem "denkt" dat de bandbreedte acceptabel is ? Als u de limiet van uw internetprovider hebt bereikt, zijn zij degenen die bepalen wat er wel en niet mag blijven draaien.

Als u bovendien de QoS-bandbreedte lager instelt dan de standaard van uw internetprovider, creëert u een 'kunstmatige' bottleneck. Wij kunnen deze bottlenecks echter niet via de router beheren, bewaken en observeren.

Om de stabiliteit van het systeem te waarborgen, moet u rekening houden met een aantal punten, waaronder de Uplink- en Downlink -instellingen :

Laten we beginnen met het controleren van de gemiddelde snelheid van onze verbinding bij de internetprovider. Hiervoor kunt u gebruikmaken van een aantal beschikbare online ondersteuningsdiensten, zoals Speakeasy Speed ​​Test en SpeedTest :

Volgens de aanbevelingen van experts en vele ervaren gebruikers moet u de QoS instellen op ongeveer 85% van de waarde die uit de test is verkregen om ervoor te zorgen dat het systeem effectief werkt. Nadat u de uplink- en downlinksnelheid hebt bepaald , moet u deze geleidelijk met ongeveer 1-2% verhogen . In sommige speciale gevallen kunnen gebruikers de snelheid verhogen tot 95% , terwijl het systeem nog steeds de prestaties levert, zonder dat dit nadelige gevolgen heeft.

Wat gebeurt er als QoS niet wordt gebruikt in het netwerk?

Als QoS niet correct is geconfigureerd, kan dit leiden tot een (of alle) van de volgende problemen:

Vertraging

Wanneer RTP-pakketten geen prioriteit krijgen, worden ze afgeleverd met de standaardsnelheid van het apparaat. In een overbelast netwerk moeten de pakketten samen met de rest van de niet-urgente pakketten worden verzonden. Hoewel netwerklatentie op zichzelf geen invloed heeft op de kwaliteit van de afgeleverde audiovisuele data, heeft het wel invloed op de communicatie tussen eindgebruikers. Bij een latentie van 100 ms begint de ene persoon over de andere te praten omdat de pakketten niet synchroon aankomen, en bij een latentie van 300 ms wordt het gesprek onbegrijpelijk.

Trillen

Realtime-applicaties elimineren standaard buffering op transportniveau, waardoor er geen mechanisme is om binnenkomende pakketten in de juiste volgorde te herschikken. Jitter is de onregelmatige snelheid waarmee pakketten op het netwerk aankomen. Dit kan ertoe leiden dat pakketten te laat en niet in de juiste volgorde aankomen. Omdat de applicatie niet wacht tot de stream correct is geordend, vallen pakketten die niet in de juiste volgorde staan ​​weg, wat resulteert in vervorming of onderbrekingen in de geleverde audio of video.

Pakketverlies

Dit is het worstcasescenario, waarbij een deel (of een deel) van de pakketten verloren gaat door overbelasting van netwerkapparaten. Wanneer de uitvoerwachtrij van een switch of router vol is, vindt er een tail drop plaats, waarbij het apparaat nieuwe pakketten verwijdert totdat er weer capaciteit beschikbaar is.

In alle gevallen die u zojuist zag, kan QoS helpen door gegevens te plannen, wachtrijen te beheren en gegevensverlies te voorkomen.

Het is niet moeilijk voor te stellen hoe communicatie en mediastreaming ernstig beïnvloed zouden kunnen worden zonder QoS, vooral op netwerken die het RTP-protocol gebruiken. Zelfs als het perfect ontworpen is, zal communicatie uiteindelijk eerst moeilijk worden, vervolgens verslechteren naarmate het netwerkverkeer toeneemt, en uiteindelijk onmogelijk worden.

De drie hierboven genoemde fouten zijn in feite erg belangrijk bij het bepalen van de kwaliteit van het RTP-gebaseerde verkeer dat QoS- en netwerkbewakingssoftwarebedrijven zoals SolarWinds als maatstaf gebruiken.

Netwerkhulpmiddelen voor QoS-bewaking

SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer (gratis proefversie)

Het zou oneerlijk zijn om verder te gaan zonder nog wat meer te vertellen over een van de beste tools voor netwerkbewaking die er zijn: SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer.

Deze netwerkbewakingssuite helpt bij het oplossen van problemen die kunnen worden veroorzaakt door:

- Langzaam netwerk : Een traag netwerk kan een bedrijf beïnvloeden, omdat het de gegevensoverdrachtssnelheid blijft vertragen. Als netwerkknelpunten niet worden weggenomen, zal de hele organisatie te maken krijgen met slechte connectiviteit.

- Trage communicatie : een bedrijf dat er niet in slaagt een duidelijk communicatiekanaal binnen zijn netwerk op te zetten, zal verlamd raken. Erger nog, een gebrek aan duidelijke communicatie met klanten zal het bedrijf vrijwel zeker in de problemen brengen.

- Ongecontroleerd netwerk : Beheerders die hun netwerken niet goed kunnen monitoren, kunnen de huidige status ervan niet inzien of plannen maken voor toekomstige netwerkuitbreidingen. Zonder netwerkmonitoring en het bijhouden van de prestaties van elk apparaat kunnen netwerkbeheerders geen weloverwogen beslissingen nemen en zullen de netwerkprestatieproblemen waarschijnlijk verergeren.

Met Netflow Traffic Analyzer kunnen netwerkbeheerders veelvoorkomende problemen oplossen, omdat de tool helpt bij:

• Helpt bij het implementeren en optimaliseren van QoS - via feedback over de gegevensstroom
• Controleer en rapporteer over de huidige QoS-beleidsconfiguratie, zodat u ontwerpbeslissingen kunt nemen.
• Houd het bandbreedtegebruik in de gaten om te bepalen welke applicaties en apparaten netwerkbronnen in beslag nemen. Deze kunnen worden geïsoleerd, opnieuw gepland of uitgeschakeld.

Een typisch Netflow Traffic Analyzer-dashboard bevat belangrijke informatie die beheerders nodig hebben om statussen te bewaken en snel instellingen aan te passen. Een voorbeeld:

Deze rapporten en analyses omvatten: latentie, jitter en pakketverlies.

Paessler PRTG

Een andere optie om QoS te monitoren is Paessler PRTG. Deze toolkit voor netwerkmonitoring heeft een speciale sectie voor het monitoren van QoS-prestaties. Deze functie toont u getagde verkeersstromen in realtime en slaat de gegevens ook op voor prestatieanalyse en capaciteitsplanning.

De PRTG-software bevat 4 bewakingssensoren, die 3 verschillende QoS-methoden bestrijken. Deze worden aangevuld met een Ping Jitter-sensor die de regelmaat van pakketlevering binnen een stroom bewaakt.

De drie typen QoS die PRTG kan monitoren, zijn Standard QoS, Cisco IP-SLA en Cisco CBQoS. Standaard QoS-monitors zijn geïmplementeerd als eenrichtingssensoren of roundtripsensoren. Deze monitors kunnen werken op verbindingen via internet.

De Cisco IP-SLA-sensor is speciaal ontworpen om gelabeld VoIP-verkeer in uw netwerk te monitoren. Hij registreert diverse meetgegevens voor spraakverkeer, waaronder round-trip delay, latency, jitter en Mean Opinion Score (MOS).

Cisco CBQoS Sensor volgt een klassegebaseerde Quality of Service-implementatie. CBQoS is een wachtrijmethode en als u deze wilt implementeren, moet u meerdere toegangspunten op uw routers en switches bewaken. U creëert minimaal 3 virtuele wachtrijen voor elk apparaat, dus er valt meer te bewaken.

PRTG kan automatisch uw volledige netwerkinfrastructuur instellen en in kaart brengen. De implementatie van QoS vereist echter besluitvorming, dus u zult de methode zelf moeten instellen door te bepalen welke soorten netwerkverkeer u wilt prioriteren.

Met Paessler kunt u PRTG gratis gebruiken als u maximaal 100 sensoren activeert. Heeft u er meer nodig, dan kunt u het systeem 30 dagen gratis uitproberen, inclusief QoS-monitoring.

Hoe configureer ik QoS?

Kabelrouters en -switches kunnen worden geconfigureerd om protocollen te prioriteren die doorgaans worden gebruikt door de routerbeheersoftware. Het configureren van QoS-opties is een vrij eenvoudige taak die het volgende omvat:

• Meld u aan bij de app en maak verbinding met de hub of schakel er via de app mee
• Navigeer naar het QoS-configuratiemenu
• Prioriteitsopties voor pakketten instellen

Mediapakketten kunnen zo soepel over het netwerk stromen. Doorgewinterde netwerkengineers kunnen alle bovengenoemde taken uitvoeren via de commandline-configuratie-interface.

Hoe worden RTP-pakketten geprioriteerd?

Er zijn twee hoofdmethoden voor het prioriteren van QoS-pakketten:

- Classificatie : Deze efficiënte methode identificeert pakkettypen en wijst hun prioriteit toe door ze te markeren. De identificatie kan worden uitgevoerd met behulp van ACL's (Access Control Lists), LAN's implementeren met CoS (Class of Service) of met behulp van switches die hardwarematige QoS-markering gebruiken.

- Wachtrijen : Wachtrijen zijn krachtige geheugenbuffers in routers en switches. Pakketten die erdoorheen gaan, worden in speciale geheugengebieden vastgehouden terwijl ze wachten op verzending. Wanneer protocollen, zoals RTP, een hogere prioriteit krijgen, worden ze verplaatst naar een speciale wachtrij die gegevens sneller doorstuurt, waardoor het risico op verlies wordt verkleind. Wachtrijen met een lagere prioriteit krijgen deze behandeling niet.

Belangrijk om te onthouden is dat de prioriteitsmarkering van een pakket alleen geldig is binnen het netwerk waarin het is gemaakt. Zodra het pakket het netwerk verlaat, bepaalt de eigenaar van het ontvangende netwerk de nieuwe prioriteit.

Waar u rekening mee moet houden bij het prioriteren van pakketten

Hier volgen enkele zaken en tips die handig kunnen zijn bij het bepalen van de prioriteit van pakketten:

- Het is over het algemeen een goed idee om prioriteitsmarkeringen toe te wijzen aan de apparaten die het dichtst bij de gegevensbron staan. Dit zorgt ervoor dat pakketten met de juiste prioriteit door het hele netwerk reizen.

- Het apparaat dat wordt gekozen om inkomende pakketten te markeren, moet altijd een switch zijn. Dit komt omdat deze apparaten het verkeer op het netwerk kunnen verdelen en de belasting met andere switches kunnen delen, waardoor de belasting van hun CPU's wordt verminderd.

- Het binnenkomende verkeer is bijna altijd groter dan het uitgaande verkeer. Internetproviders wijzen doorgaans minder bandbreedte toe aan het uitgaande verkeer van klanten, en juist daar (op het uitgaande netwerkpad) moet QoS voornamelijk worden toegepast.

Cisco heeft een aanbeveling voor hoe pakketten gemarkeerd moeten worden, zoals weergegeven in dit diagram:

Uiteindelijk hangt het succes van een QoS-implementatie altijd af van de kwaliteit van het beleid dat bepaalt hoe pakketten worden geclassificeerd, gemarkeerd en in de wachtrij worden geplaatst. Het beleid moet zorgvuldig worden opgesteld voor een succesvolle QoS-implementatie.

Waarvoor mag QoS niet gebruikt worden?

Nadat u over QoS hebt gelezen, beschouwt u het misschien als een wondermiddel tegen netwerkcongestie. Tot op zekere hoogte kan QoS de meeste RTP-communicatie soepeler maken en het netwerkverkeer schijnbaar stroomlijnen. Helaas is QoS geen pasklare oplossing voor elk netwerkprobleem.

Gebruik QoS nooit voor de volgende doeleinden:

Verhoog de bandbreedte

Hoewel QoS helpt bij het prioriteren van RTP-pakketten en het doet lijken alsof het netwerk plotseling de bandbreedte verhoogt, mag het nooit zo worden opgevat. QoS mag nooit worden gebruikt als een hulpmiddel om "de bandbreedte te verhogen", terwijl het alleen maar bestaande bronnen efficiënter gebruikt (en ten gunste van RTP-pakketten).

Overweeg in plaats daarvan bestanden te cachen om de hoeveelheid data die binnenkomt en uitgaat te verminderen. Als dat niet werkt, betekent dit dat de bandbreedtelimiet is bereikt. Wanneer een bedrijf zijn bandbreedtelimiet bereikt, is de enige haalbare optie om extra netwerkapparatuur aan te schaffen, en niet om QoS te gebruiken.

Zorg dat het netwerk niet overbelast raakt

Als sommige applicaties nog steeds draaien en langzaam de netwerkbandbreedte verbruiken, is de implementatie van QoS niet de oplossing. Hoewel Skype-gesprekken misschien eindelijk doorkomen, lost QoS het kernprobleem niet op. Uiteindelijk zullen de applicaties alle beschikbare bronnen "opslokken", waardoor de voordelen van QoS teniet worden gedaan.

Een oplossing die hierbij kan werken, is om te zoeken naar apps die veel resources gebruiken en deze uit te schakelen of in te stellen zodat ze na werktijd worden uitgevoerd.

Nogmaals, het doel van het configureren van QoS op je netwerk is ervoor te zorgen dat je streaming audio- en videogesprekken geen vertraging (of zelfs crashes) oplopen door netwerkcongestie. QoS is geen tool die de bandbreedte daadwerkelijk kan verhogen. Het werkt ook niet op een overbelast netwerk.

Een goede QoS-implementatie verbetert de kwaliteit en snelheid van kritieke gegevens door de toegewezen bandbreedte te optimaliseren, het taggen van pakketten te vergemakkelijken zodat ze worden geïdentificeerd, en het toekennen van specifieke prioriteiten. QoS maakt gebruik van de beschikbare bandbreedte, maar breidt deze niet uit.

Veelgestelde vragen over QoS in netwerken

Wat is het verschil tussen QoS en netwerkbeperking?

Throttling, ook wel bekend als policing, houdt in dat er een algemene limiet wordt gesteld aan de doorvoersnelheid en dat overtollig verkeer wordt verminderd. QoS is een methode om bepaald verkeer voorrang te geven boven ander verkeer en queuing te gebruiken, waardoor de bandbreedte voor bepaald verkeer wordt gemaximaliseerd ten koste van de bandbreedte voor ander verkeer.

Wat is de belangrijkste rol van DSCP in QoS?

Differentiated Services Code Point (DSCP) wordt weergegeven in de pakketheader. Dit is een mogelijkheid op pakketniveau om prioriteit aan te vragen bij de QoS-beheersoftware op de netwerkapparaten. De netwerkbeheerder kan ervoor kiezen om DSCP-detectie op het apparaat in of uit te schakelen, zodat deze waarde kan worden genegeerd ten gunste van een andere QoS-wachtrijmethode.

Kunt u verkeersvorming in QoS uitleggen?

Traffic shaping is een methode die door QoS wordt gebruikt om de netwerkcapaciteit optimaal te benutten. Alle netwerken ervaren piekvraag en traditionele capaciteitsplanning vereist het leveren van bandbreedte op piekniveau plus een veiligheidsmarge. QoS-traffic shaping introduceert kleine vertragingen in bepaald verkeer, zodat een netwerk met minder capaciteit dan de piekvraag al het verkeer kan verwerken.

Succes!