Op het portaal “Digitaal Substation” werd de sectie “Consultatie” aangemaakt, zodat elke lezer een antwoord op zijn vraag kan krijgen. Deelnemers kunnen hun vragen sturen naar: [e-mailadres beveiligd]. Vandaag staan ​​we stil bij de volgende vraag:

Als het gaat om switches en datatransmissie via het Ethernet-informatienetwerk, komt vaak het concept van QoS (Quality of Service) naar voren. Wat is het?

Dmitry Steshenko, hoofd van de technische afdeling bij TEKVEL, antwoordt:

Quality of Service (QoS) verwijst naar het vermogen van een netwerkinfrastructuur om verbeterde service te bieden aan een specifiek type verzonden verkeer met behulp van verschillende technologieën.

De kwaliteit van de dienstverlening op de tweede laag van het OSI-model (link) binnen één netwerkelement wordt gewaarborgd door het gebruik van een gedifferentieerd servicemodel (Differentiated Service - DiffServ) en wordt verzekerd door:

• Classificatie en markering van verkeer.
• Congestiebeheer (wachtrijmechanismen).

Opgemerkt moet worden dat dit model alleen begint te werken in het geval van wachtrijen en overbelastingen.

Volgens de IEC 61850-standaard worden alle communicatieprocessen van gegevensoverdracht uitgevoerd via Ethernet-technologie. Deze technologie definieert het formaat van Ethernet-frames (frames), verbindingslijnen (transmissiemedium), elektrische en lichtsignalen op fysiek niveau, op het tweede niveau van het OSI-model (kanaal). Basis Ethernet-methoden en -technologieën worden beschreven door de IEEE 802.3-protocolfamilie.

Het Ethernet-protocol in zijn pure vorm ondersteunt de verkeersprioriteringsfunctie niet. Daarom heeft de IEEE-organisatie, samen met het standaard IEEE 802.3 Ethernet-protocol, een standaard ontwikkeld voor het creëren van IEEE 802.1q VLAN's. De IEEE 802.1q-standaard voorziet in de invoeging van een extra VLAN-tag van vier bytes in de Ethernet-header van het bronframe, met daarin het IEEE 802.1p Class of Service (CoS) Priority-label (zie Figuur 1).

Rijst. 1. Ethernet-framestructuur volgens IEEE 802.1q-standaard

CLASSIFICATIE EN MARKERING VAN VERKEER

Met PULLNET layer 2-switches van de AGENT-2-familie kunt u bijvoorbeeld Ethernet-frames onderscheiden (verkeer classificeren) volgens de IEEE 802.1p Priority-labelparameters. De prioriteitswaarden afhankelijk van het type verkeer worden weergegeven in de onderstaande tabel. De IEC 61850-standaard biedt een standaardprioriteit van 4 voor GOOSE-berichten en onmiddellijke SV-waardemonsters.

Tabel 1. Verkeersklassen volgens de IEEE 802.1p-standaard.

Prioriteitsbits	Aanduiding	Verkeersvoorrangsklasse
	NC (netwerkgestuurd)	Cruciaal voor het netwerk. Netwerkbeheerverkeer
		Interactieve multimedia (video)
	CL (gecontroleerde inspanning)	Gecontroleerd. Streamingmedia
	EE (uitstekende inspanning)	Prioriteit
		Standaard (economie)
	BE (beste poging)	Lager. Verkeer dat met maximale inspanning (“zo mogelijk”) wordt verzonden. Standaardoptie

Classificatie en markering van verkeer lost dus twee problemen op:

• Toewijzing van verzonden gegevens aan een specifieke verkeersklasse.
• Het toewijzen van de juiste prioriteit aan het verzonden frame.

CONGENTIEBEHEER (WACHTRIJMECHANISMEN)

Congestie treedt op wanneer de uitgangsbuffers van de apparatuur die het verkeer verzendt, overstromen. De belangrijkste mechanismen voor het ontstaan ​​van congesties (of op vergelijkbare wijze congesties) zijn verkeersaggregatie (wanneer de snelheid van inkomend verkeer groter is dan de snelheid van uitgaand verkeer) en inconsistentie van snelheden op interfaces. Het bandbreedtebeheer bij congestie (knelpunten) wordt uitgevoerd met behulp van een wachtrijmechanisme. Ethernet-frames worden in wachtrijen geplaatst, die volgens een specifiek algoritme op een geordende manier worden verwerkt. In feite is congestiecontrole het bepalen van de volgorde waarin frames de interface (wachtrijen) verlaten op basis van prioriteiten. Als er geen overbelasting is, werken de wachtrijen niet.

Omdat de wachtrijen niet eindeloos zijn, kunnen ze vol raken en overvol raken. Als de wachtrij al vol is, komen er geen nieuwe pakketten binnen en worden deze weggegooid. Dit fenomeen wordt eindverlies genoemd. Het probleem met staartverlies is dat de schakelaar in deze situatie niet anders kan dan het gegeven frame weggooien, ook al heeft het een hoge prioriteit. Er is dus een mechanisme nodig dat de volgende twee bewerkingen uitvoert:

• Bepaal of de wachtrij echt vol is en of er geen ruimte is voor frames met hoge prioriteit.
• Creëer een beleid waarbij frames met een lagere prioriteit eerst worden weggegooid, en pas daarna die met een hogere prioriteit.

Prioritering wordt gebruikt om frames te classificeren door ze toe te wijzen aan een van de uitvoerwachtrijen. Het IEEE 802.1p-prioriteitlabel voor wachtrijtoewijzingen wordt door de gebruiker gedefinieerd. Layer 2-switches van de PULLNET AGENT-2-familie ondersteunen 4 prioriteitswachtrijen. De onderstaande tabel biedt gedetailleerde prioriteitslabelinformatie voor de standaardwachtrijopties op de PULLNET-switch.

Tabel 2. Class of Service (CoS)-binding aan de standaardwachtrij voor het doorsturen van gegevens.

Prioritaire waarde CoS IEEE 802.1p	IEEE 802.1p	Wachtrijnummer standaard in PULLNET AGENT-2
	q0 (laagste prioriteit)
	q3 (maximale prioriteit)

Na het classificatieproces kunnen frames worden toegewezen aan een specifieke wachtrij(en) op basis van het CoS-prioriteitlabel.

Uitgangswachtrijen worden op een van de volgende manieren geconfigureerd met behulp van een planningsschema:

• Strikte prioriteit (SP).
• Gewogen Round Robin (WRR).

Strenge prioriteit – zorgt ervoor dat tijdgevoelige applicaties altijd worden verzonden. Met Strict Priority kan bestemmingsgevoelig en tijdgevoelig verkeer de hoogste prioriteit krijgen boven minder tijdgevoelige gegevens. Die. frames in de wachtrij met hoge prioriteit worden eerst verwerkt. Ethernet-frames uit de wachtrij met de volgende hoogste prioriteit worden pas verzonden nadat de wachtrij met de hoogste prioriteit leeg is. Voice over IP vindt bijvoorbeeld plaats voordat FTP- of e-mailverkeer (SMTP) wordt doorgestuurd. Het nadeel van deze methode is dat gegevens met een lage prioriteit mogelijk lange tijd niet worden verwerkt.

Rijst. 2. Wachtrijmechanisme “Strict Priority” bij het in de wachtrij plaatsen van frames in overeenstemming met de standaardinstellingen in PULLNET-switches.

Weighted Round Robin (WRR) zorgt ervoor dat een enkele applicatie niet alle doorstuurbronnen verbruikt die beschikbaar zijn via de Ethernet-switchmodule. WRR stuurt alle wachtrijen in een lus door.

Als er meerdere wachtrijen zijn, kunnen frames in verschillende wachtrijen worden geplaatst en worden geserveerd met behulp van een Weighted Round Robin (WRR). Gewichtswaarden worden ingesteld in de wachtrij - in AGENT-2-switches zijn dit waarden van 1 tot 20. Ze spelen de rol van startpunten waarmee wordt bepaald met welke waarschijnlijkheid een pakket kan worden weggegooid. Het wachtrijverwerkingsproces wordt circulair uitgevoerd, te beginnen met de wachtrij met de hoogste prioriteit. Vanuit elke niet-lege wachtrij wordt een bepaalde hoeveelheid verkeer verzonden, evenredig aan de eraan toegewezen gewichtscoëfficiënt, waarna in aflopende volgorde van prioriteit een overgang wordt gemaakt naar de volgende wachtrij, enzovoort in een cirkel.

Rijst. 3. Wachtrijverwerkingsmechanisme “Gewogen Round Robin”.

Alle wachtrijen, met uitzondering van de SP-wachtrijen, kunnen onder de WRR-regeling opereren. SP-wachtrijen worden onmiddellijk vóór WRR-wachtrijen bediend. Als de verkeersstroom minimaal is en de SP-wachtrijen niet alle bandbreedte in beslag nemen die aan de poort is toegewezen, delen de WRR-wachtrijen de bandbreedte met de SP-wachtrijen. In dit geval wordt het resterende deel van de bandbreedte verdeeld in overeenstemming met de wegingscoëfficiënten. Dit gecombineerde “SP+WRR”-mechanisme is beschikbaar in PULLNET AGENT-2-switches.

Laten we beginnen met de definities:

Vergelijking van IPP en DSCP.

Per-Hop-gedrag (PHB)

1. Standaard PHB

3. Verzekerde doorzending PHB (AF)

4.Klassekiezer PHB (CS)

Laten we proberen erachter te komen wat QoS (Quality of Service) is, welke normen en definities daarop van toepassing zijn. Laten we het hebben over Best Effort Service, IntServ, DiffServ, PHB, ToS, CoS, IP Precedence (IPP), DSCP, AF, EF, Default PHB.

Laten we eerst definiëren wat Quality of Service is. Er zijn veel definities van QoS, maar mijn favoriet is deze:

QoS (Quality of Service) moet worden opgevat als het vermogen van een netwerk (netwerkinfrastructuur) om het noodzakelijke (vereiste) serviceniveau te bieden aan een bepaald netwerkverkeer bij gebruik van verschillende technologieën.

Een service verwijst naar veel parameters bij het overbrengen van gegevens. Laten we de belangrijkste bekijken:

1. Bandbreedte - bandbreedte. 2. End-to-end vertraging - vertraging tijdens pakketverzending. 3. Jitter - verandering in tijdsvertraging bij het verzenden van pakketten. 4. Pakketverlies – verlies (wegvallen) van pakketten tijdens gegevensoverdracht.

Servicemodellen Kwaliteit van service.

Er zijn 3 verschillende QoS-servicemodellen.

1. Beste inspanningsservice. Niet-gegarandeerde levering.

In wezen mist dit model alle QoS-mechanismen. Alle beschikbare netwerkbronnen worden gebruikt. Er zijn geen verkeerscontrolemechanismen. Om de QoS te verbeteren wordt bandbreedte-uitbreiding bij knelpunten ingezet, maar dit geeft niet altijd het gewenste effect Er zijn soorten verkeer die gevoelig zijn voor vertragingen en jitter (bijvoorbeeld VoIP).

2. Geïntegreerde dienst (IntServ). Geïntegreerde dienstverlening.

Biedt end-to-end kwaliteit van de dienstverlening, d.w.z. bronnen zijn gereserveerd langs het gehele verkeerspad. Voor het reserveren van bronnen wordt het RSVP-protocol gebruikt, waardoor de noodzakelijke doorvoer wordt gegarandeerd. Een belangrijk nadeel is de constante reservering van een hulpbron, zelfs als deze niet of niet volledig wordt gebruikt.

3. Gedifferentieerde service (DiffServ). Gedifferentieerde dienstverlening.

Om QoS te garanderen, wordt een aantal speciale componenten gebruikt, zoals classifiers en traffic shapers aan de netwerkrand, en worden er ook resourcetoewijzingsfuncties in de netwerkkern gebruikt.

DiffServ voert twee functies uit:

1. Verkeersvorming aan de netwerkgrenzen - functies van classificatie, pakketmarkering en intensiteitscontrole. 2. Het PHB-beleid (Per-Hop Behavior) omvat functies voor het toewijzen van bronnen en het droppen van pakketten.

QoS Classificatie en markering van pakketten.

Laten we beginnen met de definities:

Pakketclassificatie: een pakket aan een specifieke klasse toewijzen.

Pakketmarkering - instellen van de vereiste prioriteit.

Opgemerkt moet worden dat de classificatie en markering van pakketten verschilt afhankelijk van de OSI-laag waarop het apparaat werkt. In de regel werken alle switches op L2-niveau, namelijk bij Ethernet-frames. Routers werken op L3-niveau en werken niet meer met frames, maar met pakketten.

Classificatie en markering van pakketten op L2-niveau

Het Ethernet-protocol heeft niet de mogelijkheid om pakketten te classificeren en te markeren. Classificatie is alleen mogelijk op basis van het nummer van de binnenkomende haven (wat in de meeste gevallen niet van belang is), en markering is helemaal niet mogelijk.

Het is echter niet allemaal slecht. De IEEE 802.1Q-standaard verscheen, die de technologie van VLAN's beschrijft, waarmee de 802.1P-standaard werd ontwikkeld om QoS te bieden in Ethernet-netwerken (classificatie en markering van Ethernet-frames).

De 802.1P-standaard biedt een veld Gebruikersprioriteit of een tweede latere naam CoS (Class of Service), bestaande uit 3 bits in de 802.1Q-header, d.w.z. CoS kan waarden aannemen van 0 tot 7.

802.1Q Ethernet-frameformaat.

Verkeersklassen volgens de IEEE 802.1P-standaard.

Classificatie en markering van pakketten op L3-niveau

Op L3 hebben we te maken met het IP (Internet Protocol). Toen het IP-protocol werd ontwikkeld, was er specifiek een ToS-veld (Type of Service) van één byte beschikbaar voor QoS-doeleinden.

Het ToS-veld kan, afhankelijk van de taak, worden gevuld met een IP-prioriteit of DSCP-classificator.

IP-prioriteit (IPP) heeft een afmeting van 3 bits en kan waarden 0-7 aannemen, d.w.z. we kunnen praten over 8 serviceklassen. Aanvankelijk werd de IPP-classificator gebruikt, maar na verloop van tijd werd het noodzakelijk om het verkeer in meer dan 8 serviceklassen te verdelen, wat resulteerde in de ontwikkeling van de DSCP-classificator.

DSCP bestaat uit 6 bits (waarden 0-63). Door het gebruik van 3 extra bits kunt u een groter aantal klassen betreden. DSCP is achterwaarts compatibel met IPP. Het is belangrijk om te begrijpen dat de apparatuur de verwerking moet ondersteunen van het ToS-veld dat is ingevuld door de DSCP-classificator. Problemen hiermee kunnen optreden bij oudere apparatuur.

Vergelijking van IPP en DSCP.

Per-Hop-gedrag (PHB)

Laten we het concept van PHB in meer detail bekijken.

Per-Hop Behaviors (PHB) is een stapsgewijs servicebeleid, met andere woorden, het is een bepaald algoritme van pakketverwerkingsacties die op elk knooppunt worden uitgevoerd. De PHB bepaalt aan welke wachtrij een pakket moet worden toegewezen, en ook hoe pakketten in de wachtrij worden verwijderd in geval van congestie.

Er zijn 4 gestandaardiseerde PHB's.

1. Standaard PHB

Wordt gebruikt om Best-Efforts-verkeer (niet-gegarandeerde bezorging) te verzenden, d.w.z. er is geen markering, of beter gezegd DSCP-bits 5 tot 7 zijn 000. Wordt gebruikt voor compatibiliteit met netwerkapparaten die markering niet ondersteunen of als deze niet wordt gebruikt.

Verdeling van DSCP-bits in standaard PHB.

2. Versnelde doorzending PHB (EF)

Wordt gebruikt om vertragingsgevoelig verkeer te verzenden. DSCP-bits 5 tot en met 7 worden ingesteld op 101. Pakketten gemarkeerd als EF worden met de minste vertraging in de wachtrij verzonden.

DSCP-bittoewijzing in EF PHB.

3. Verzekerde doorzending PHB (AF)

Gebruikt voor gegarandeerde levering. De waarde van DSCP-bits 5 t/m 7 kan 4 waarden aannemen (001, 010, 011, 100), daarom zijn er vier standaard AF-klassen (AF1, AF2, AF3, AF4), en binnen elke klasse kunnen er drie niveaus zijn van pakketdaling (laag, gemiddeld, hoog).

DSCP-bittoewijzing in AF PHB.

aaa - serviceklassenummer.
dd is de kans dat pakketten wegvallen.

4.Klassekiezer PHB (CS)

De waarde van DSCP-bits 2 tot en met 4 is 000, wat achterwaarts compatibel is met het ToS-veld dat wordt gevuld door de IPP-classificator.

DSCP-bittoewijzing in Class Selector PHB.

Hieronder vindt u een vergelijkingstabel tussen DSCP en IP-voorrang.

Vergelijkingstabel tussen DSCP en IPP.

Dat is alles. Ik heb geprobeerd kort te praten over QoS en de concepten die daarin zijn opgenomen, zoals Best Effort Service, IntServ, DiffServ, PHB, ToS, CoS, IPP, DSCP, AF, EF, Default PHB.

Er is geen enkele persoon die niet minstens één keer een aantal veelgestelde vragen over Windows XP heeft gelezen. En als dat zo is, dan weet iedereen dat er zo'n schadelijke Quality of Service-service bestaat, kortweg QoS. Het wordt ten zeerste aanbevolen om dit uit te schakelen bij het configureren van uw systeem, omdat het de netwerkbandbreedte standaard met 20% beperkt, en dit probleem lijkt zich ook voor te doen in Windows 2000.

Dit zijn de lijnen:

"Vraag: Hoe kan ik de QoS-service (Quality of Service) volledig uitschakelen? Hoe moet je het instellen? Is het waar dat het de netwerksnelheid beperkt? A: Quality of Service reserveert standaard 20% van de kanaalcapaciteit voor zijn behoeften (elk kanaal - zelfs een 14400-modem, zelfs een gigabit Ethernet). Bovendien wordt dit kanaal niet vrijgegeven, zelfs als u de QoS Packet Scheduler-service uit de Properties-verbinding verwijdert. U kunt hier een kanaal vrijmaken of eenvoudigweg QoS configureren. Start de applet Groepsbeleid (gpedit.msc). Zoek in Groepsbeleid Lokaal computerbeleid en klik op Beheersjablonen. Selecteer Netwerk - QoS-pakketplanner. Schakel Reserveerbare bandbreedte beperken in. Nu verlagen we de bandbreedtelimiet van 20% naar 0% of schakelen we deze eenvoudigweg uit. Indien gewenst kunt u hier ook andere QoS-parameters configureren. Om de aangebrachte wijzigingen te activeren, hoeft u alleen maar opnieuw op te starten".

20% is natuurlijk veel. Echt Microsoft is Mazda. Dit soort uitspraken dwalen van FAQ naar FAQ, van forum naar forum, van media naar media, worden gebruikt in allerlei "tweaks" - programma's voor het "tunen" van Windows XP (open trouwens "Group Policies" en "Local Beveiligingsbeleid”, en geen enkele tweaker kan daarmee vergeleken worden in termen van de rijkdom aan aanpassingsmogelijkheden). Dit soort ongefundeerde beschuldigingen moeten zorgvuldig aan het licht worden gebracht, en dat is wat we nu zullen doen, met behulp van een systematische aanpak. Dat wil zeggen, we zullen het problematische probleem grondig bestuderen, gebaseerd op officiële primaire bronnen.

Wat is een netwerk met kwaliteitsservice?

Laten we de volgende vereenvoudigde definitie van een netwerksysteem accepteren. Applicaties draaien en draaien op hosts en communiceren met elkaar. Toepassingen verzenden gegevens naar het besturingssysteem voor verzending via het netwerk. Zodra gegevens naar het besturingssysteem zijn overgebracht, worden het netwerkverkeer.

Netwerk QoS is afhankelijk van het vermogen van het netwerk om dit verkeer op een manier te verwerken die ervoor zorgt dat aan bepaalde applicatieverzoeken wordt voldaan. Dit vereist een fundamenteel mechanisme voor het verwerken van netwerkverkeer dat verkeer kan identificeren dat in aanmerking komt voor een speciale behandeling en het recht heeft om deze mechanismen te controleren.

QoS-functionaliteit is ontworpen om twee netwerkbelanghebbenden tevreden te stellen: netwerkapplicaties en netwerkbeheerders. Ze hebben vaak meningsverschillen. De netwerkbeheerder beperkt de bronnen die door een bepaalde applicatie worden gebruikt, terwijl de applicatie tegelijkertijd zoveel mogelijk netwerkbronnen probeert te bemachtigen. Hun belangen kunnen op elkaar worden afgestemd, rekening houdend met het feit dat de netwerkbeheerder een dominante rol speelt ten opzichte van alle applicaties en gebruikers.

Basis QoS-parameters

Verschillende applicaties stellen verschillende eisen aan de afhandeling van hun netwerkverkeer. Applicaties zijn min of meer tolerant ten aanzien van vertragingen en verkeersverlies. Deze vereisten zijn toegepast in de volgende QoS-gerelateerde parameters:

Bandbreedte - de snelheid waarmee door een applicatie gegenereerd verkeer over het netwerk moet worden verzonden
- Latentie: de vertraging die een applicatie kan tolereren bij het afleveren van een datapakket.
- Jitter - verander de vertragingstijd.
- Verlies - percentage verloren gegevens.

Als er oneindige netwerkbronnen beschikbaar zouden zijn, zou al het applicatieverkeer met de vereiste snelheid kunnen worden verzonden, zonder latentie, zonder latentievariatie en zonder verlies. De netwerkbronnen zijn echter niet onbeperkt.

Het QoS-mechanisme regelt de toewijzing van netwerkbronnen aan applicatieverkeer om aan de transmissievereisten te voldoen.

Fundamentele QoS-bronnen en verkeersverwerkingsmechanismen

De netwerken die hosts met elkaar verbinden, maken gebruik van een verscheidenheid aan netwerkapparaten, waaronder hostnetwerkadapters, routers, switches en hubs. Elk van hen heeft netwerkinterfaces. Elke netwerkinterface kan verkeer met een eindige snelheid ontvangen en verzenden. Als de snelheid waarmee verkeer naar een interface wordt verzonden hoger is dan de snelheid waarmee de interface het verkeer verder doorstuurt, ontstaat er congestie.

Netwerkapparaten kunnen congestieomstandigheden afhandelen door verkeer in het geheugen (buffer) van het apparaat in de wachtrij te zetten totdat de congestie voorbij is. In andere gevallen kan netwerkapparatuur verkeer afwijzen om congestie te verminderen. Als gevolg hiervan ondervinden applicaties latentieveranderingen (aangezien verkeer wordt opgeslagen in wachtrijen op interfaces) of verkeersverlies.

Het vermogen van netwerkinterfaces om verkeer door te sturen en de beschikbaarheid van geheugen om verkeer op netwerkapparaten op te slaan (totdat het verkeer niet langer kan worden verzonden) vormen de fundamentele bronnen die nodig zijn om QoS te bieden voor applicatieverkeersstromen.

Verdeling van QoS-bronnen over netwerkapparaten

Apparaten die QoS ondersteunen, gebruiken op intelligente wijze netwerkbronnen om verkeer te verzenden. Dat wil zeggen dat verkeer van latentietolerante applicaties in de wachtrij wordt geplaatst (opgeslagen in een buffer in het geheugen), terwijl verkeer van latentiekritieke applicaties wordt doorgegeven.

Om deze taak uit te voeren, moet het netwerkapparaat verkeer identificeren door pakketten te classificeren, en ook wachtrijen en mechanismen hebben om deze te bedienen.

Verkeersverwerkingsmechanisme

Het verkeersverwerkingsmechanisme omvat:

802,1p
- Gedifferentieerde diensten per hopgedrag (diffserv PHB).
- Geïntegreerde diensten (intserv).
- Geldautomaat, enz.

De meeste lokale netwerken zijn gebaseerd op IEEE 802-technologie, waaronder Ethernet, token-ring, enz. 802.1p is een verkeersverwerkingsmechanisme ter ondersteuning van QoS in dergelijke netwerken.

802.1p definieert een veld (laag 2 in het OSI-netwerkmodel) in de 802-pakketheader dat een van de acht prioriteitswaarden kan bevatten. In de regel markeren hosts of routers bij het verzenden van verkeer naar een lokaal netwerk elk verzonden pakket en wijzen er een bepaalde prioriteitswaarde aan toe. Van netwerkapparaten zoals switches, bruggen en hubs wordt verwacht dat ze pakketten op de juiste manier verwerken met behulp van wachtrijmechanismen. De reikwijdte van 802.1p is beperkt tot het lokale netwerk (LAN). Zodra het pakket het lokale netwerk passeert (via OSI Layer 3), wordt de 802.1p-prioriteit verwijderd.

Diffserv is een laag 3-mechanisme. Het definieert een veld in de laag 3-header van IP-pakketten, genaamd diffserv codepoint (DSCP).

Intserv is een hele reeks diensten die een gegarandeerde service definiëren en een service die downloads beheert. Een gegarandeerde service belooft een bepaalde hoeveelheid verkeer met meetbare en beperkte latentie te verwerken. De service die de download beheert, stemt ermee in om wat verkeer te vervoeren waarbij er "lichte netwerkcongestie optreedt". Dit zijn kwantificeerbare diensten in de zin dat ze zijn gedefinieerd om meetbare QoS te bieden aan een bepaalde hoeveelheid verkeer.

Omdat ATM-technologie pakketten in relatief kleine cellen fragmenteert, kan deze een zeer lage latentie bieden. Als er dringend een pakket moet worden verzonden, kan de ATM-interface altijd worden vrijgegeven voor verzending zolang het duurt om één cel te verzenden.

QoS heeft veel complexere mechanismen die ervoor zorgen dat deze technologie werkt. Laten we slechts één belangrijk punt opmerken: om QoS te laten werken, zijn ondersteuning voor deze technologie en de juiste configuratie nodig tijdens de transmissie van het startpunt tot het eindpunt.

Voor de duidelijkheid, bekijk Fig. 1.

Wij accepteren het volgende:

Alle routers zijn betrokken bij het verzenden van de benodigde protocollen.
- Er wordt één QoS-sessie gestart die 64 Kbps vereist tussen Host A en Host B.
- Er wordt een nieuwe sessie gestart die 64 Kbps vereist tussen Host A en Host D.
- Om het diagram te vereenvoudigen gaan we ervan uit dat de routers zo zijn geconfigureerd dat ze alle netwerkbronnen kunnen reserveren.

In ons geval zou één verzoek voor een 64 Kbps-reservering drie routers bereiken op het datapad tussen Host A en Host B. Een ander verzoek voor 64 Kbps zou drie routers bereiken tussen Host A en Host D. De routers zouden deze resourcereserveringsverzoeken honoreren omdat ze het maximum niet overschrijden. Als in plaats daarvan elk van de hosts B en C tegelijkertijd een 64 Kbps QoS-sessie met host A zou starten, zou de router die deze hosts (B en C) bedient, een van de verbindingen weigeren.

Stel nu dat de netwerkbeheerder de QoS-verwerking uitschakelt in de drie downstream-routers die hosts B, C, D en E bedienen. In dit geval zouden verzoeken om bronnen tot 128 Kbps worden ingewilligd, ongeacht de locatie van de host die bij de verbinding betrokken is. De kwaliteitsborging zou echter laag zijn, omdat verkeer naar de ene host het verkeer naar een andere host in gevaar zou brengen. De kwaliteit van de dienstverlening zou kunnen worden gehandhaafd als de bovenste router alle verzoeken zou beperken tot 64 Kbps, maar dit zou resulteren in een inefficiënt gebruik van netwerkbronnen.

Aan de andere kant zou de doorvoersnelheid van alle netwerkverbindingen kunnen worden verhoogd tot 128 Kbps. Maar de grotere bandbreedte zal alleen worden gebruikt als hosts B en C (of D en E) tegelijkertijd om bronnen vragen. Als dit niet het geval is, zullen netwerkbronnen opnieuw inefficiënt worden gebruikt.

Microsoft QoS-componenten

Windows 98 bevat alleen QoS-componenten op gebruikersniveau, waaronder:

Applicatiecomponenten.
- GQoS API (onderdeel van Winsock 2).
- QoS-serviceprovider.

Het besturingssysteem Windows 2000/XP/2003 bevat alles wat hierboven is beschreven en de volgende componenten:

Resource Reservation Protocol Service Provider (Rsvpsp.dll) en RSVP-services (Rsvp.exe) en QoS ACS. Niet gebruikt in Windows XP, 2003. Verkeersbeheer (Traffic.dll).
- Generieke pakketclassificatie (Msgpc.sys). De pakketclassificator bepaalt de serviceklasse waartoe het pakket behoort. In dit geval wordt het pakket in de juiste wachtrij geplaatst. Wachtrijen worden beheerd door de QoS Packet Scheduler.
- QoS-pakketplanner (Psched.sys). Definieert QoS-parameters voor een specifieke datastroom. Verkeer wordt gemarkeerd met een specifieke prioriteitswaarde. De QoS-pakketplanner bepaalt het wachtrijschema voor elk pakket en handelt concurrerende verzoeken af ​​tussen pakketten in de wachtrij die tegelijkertijd toegang tot het netwerk moeten hebben.

Het diagram in Figuur 2 illustreert de protocolstack, Windows-componenten en hun interactie op de host. Items die wel in Windows 2000, maar niet in Windows XP/2003 werden gebruikt, worden niet in het diagram weergegeven.

Applicaties staan ​​bovenaan de stapel. Ze zijn misschien wel of niet op de hoogte van QoS. Om de volledige kracht van QoS te benutten, raadt Microsoft aan om Generieke QoS API-aanroepen in uw toepassingen te gebruiken. Dit is vooral belangrijk voor toepassingen die hoogwaardige servicegaranties vereisen. Sommige hulpprogramma's kunnen worden gebruikt om QoS aan te roepen namens toepassingen die zich niet bewust zijn van QoS. Ze werken via de Traffic Management API. NetMeeting maakt bijvoorbeeld gebruik van de GQoS API. Maar voor dergelijke toepassingen is de kwaliteit niet gegarandeerd.

De laatste nagel

De bovenstaande theoretische punten geven geen duidelijk antwoord op de vraag waar de beruchte 20% naartoe gaat (wat, zo merk ik op, nog niemand nauwkeurig heeft gemeten). Op grond van het bovenstaande zou dit niet mogen gebeuren. Maar tegenstanders brachten een nieuw argument naar voren: het QoS-systeem is goed, maar de implementatie is scheef. Daarom is 20% nog steeds ‘dik’. Blijkbaar heeft het probleem de softwaregigant ook geplaagd, aangezien het dergelijke verzinsels al een hele tijd geleden afzonderlijk heeft weerlegd.

We zullen echter het woord geven aan de ontwikkelaars en geselecteerde punten uit het artikel “316666 - Windows XP Quality of Service (QoS) Enhancements and Behavior” in literair Russisch presenteren:

"Honderd procent van de netwerkbandbreedte is beschikbaar voor distributie over alle programma's, tenzij een programma expliciet om prioriteitsbandbreedte vraagt. Deze "gereserveerde" bandbreedte is beschikbaar voor andere programma's, tenzij het programma dat erom heeft gevraagd geen gegevens verzendt.

Standaard kunnen programma's tot 20% van de hoofdverbindingssnelheid op elke computerinterface reserveren. Als het programma dat de bandbreedte heeft gereserveerd niet genoeg gegevens verzendt om deze allemaal te gebruiken, is het ongebruikte deel van de gereserveerde bandbreedte beschikbaar voor andere gegevensstromen.

In verschillende technische artikelen en nieuwsgroepen wordt beweerd dat Windows XP altijd 20% van de beschikbare bandbreedte reserveert voor QoS. Deze uitspraken zijn onjuist."

Als iemand nu nog steeds 20% van zijn bandbreedte opslokt, dan kan ik je adviseren om meer van allerlei soorten aanpassingen en kromme netwerkstuurprogramma's te blijven gebruiken. Het zal ook niet zo veel zijn om "vetgemest te worden".

12/01/2016 | Vladimir Khazov

Niet al het internetverkeer is gelijk. Een online video zonder stotterend beeld of een Skype-gesprek zonder stotterende stem is belangrijker dan het downloaden van een groot bestand via een torrent-client. Quality of Service (QoS)-functie van een router, shaper of systemen voor diepgaande verkeersanalyse(DPI) stelt u in staat prioriteit te geven aan welk verkeer belangrijker is en dit de meeste bandbreedte te geven.

En als elke gebruiker thuis QoS op zijn router kan configureren, beheert de telecomoperator, met behulp van moderne netwerkapparatuur, de bandbreedte voor al zijn abonnees en zorgt hij voor een constant hoge kwaliteit voor elk van hen.

Wat is kwaliteit van de dienstverlening (QoS)

QoS is een uitstekende maar zelden gebruikte tool die kan worden gebruikt om prioriteit te geven aan verschillende soorten verkeer en, met DPI-systemen, zelfs aan specifieke applicaties, door de bandbreedte er in verschillende verhoudingen over te verdelen. Het correct instellen van QoS-regels zorgt voor een soepele weergave van online video's tijdens het downloaden van een groot bestand, of voor snel surfen op het internet terwijl kinderen online games spelen.

Een internetverbinding kan worden vergeleken met een ziekenhuis, waar de bandbreedte het aantal artsen is dat patiënten moet behandelen, de patiënten de applicaties zijn en de verpleegkundige de router is die deze distribueert.

In een regulier netwerk verdeelt een onverschillige verpleegkundige de patiënten gelijkmatig over de beschikbare artsen, ongeacht de complexiteit van de ziekte, of het nu gaat om een ​​persoon met een gekneusde arm of een slachtoffer van een auto-ongeluk met een hersenschudding en gebroken botten. Ze krijgen allemaal hulp, maar moeten even lang wachten tot er een arts beschikbaar is. Als alle patiënten met dezelfde prioriteit worden behandeld, zal dit vroeg of laat tot desastreuze gevolgen voor het ziekenhuis en de slachtoffers leiden.

Hetzelfde gebeurt op een thuisnetwerk of providernetwerk. De communicatiebandbreedte wordt gelijkmatig verdeeld binnen het tariefplan, zonder rekening te houden met het belang van elke toepassing. Als u bijvoorbeeld een Skype-gesprek voert en uw kinderen een Netflix-film kijken, zal de kwaliteit van het gesprek dramatisch verslechteren. De internetprovider wordt op zijn beurt beperkt door de snelheid van het kanaal naar de upstream telecomoperator, en de bandbreedte is mogelijk niet voldoende om de kwaliteit van de verbinding te garanderen als alle gebruikers tegelijkertijd bestanden gaan downloaden via een torrent-client op maximale snelheid.

De router verdeelt de bandbreedte gelijk over iedereen, zonder voorrang te geven aan welk type verkeer dan ook.

Terugkerend naar onze vergelijking met een ziekenhuis: de kwaliteit van de zorg is een bekwame verpleegkundige die patiënten op de meest efficiënte manier over de artsen verdeelt: verschillende specialisten zullen de gewonden bij een ongeval verzorgen, en een persoon met een blauwe plek zal op één arts wachten. als hij vrij is.

In een netwerk met een quality of service-functie wordt voorrang gegeven aan de applicatie of dienst die u zelf bepaalt (online video, IPTV, online games etc.), deze krijgt een grotere snelheid en minimale vertragingen.

Hoe in te schakelenQoS

Er zijn honderden verschillende routers - thuis en op kantoor, maar ook complexe apparaten van carrier-kwaliteit. Niet iedereen heeft een QoS-functie, en als dat wel het geval is, kan de implementatie ervan verschillen in het bereik van mogelijke instellingen. Sommige kunnen alleen de prioriteit tussen apparaten bepalen, andere kunnen bepaalde soorten verkeer markeren (bijvoorbeeld video- of spraakcommunicatie), DPI-systemen kunnen applicaties herkennen die geen eerder bekende headers en datastructuren gebruiken voor gegevensuitwisseling, en wijzigingen aanbrengen naar het prioriteitsveld van pakketten die er doorheen gaan voor verdere toepassing van QoS-regels.

Het is onmogelijk om in te gaan op de details van het instellen van elk apparaat, maar we kunnen wel de basisstappen schetsen om QoS te gaan gebruiken voor een betere internetervaring.

Eerste stap: definieer uw doel

Voordat u begint met het configureren van een apparaat, moet u uw QoS-configuratiedoelen duidelijk definiëren. Als u besluit een thuisrouter in te stellen, kan dit de prioriteit van uw werkcomputer zijn boven andere apparaten met internettoegang om comfortabel werken te garanderen, of de prioriteit van online games boven het streamen van video om minimale vertragingen en vertragingen tijdens het gamen te garanderen.

In een thuisnetwerk moeten de regels selectief en uiterst eenvoudig zijn. Als u tientallen verschillende prioriteiten toepast, kunt u een negatief resultaat krijgen als geen van de applicaties goed werkt.

De telecomoperator gebruikt QoS om meer mondiale doelen te bereiken:

• verkeersdifferentiatie;
• zorgen voor een uniforme verkeersstroom;
• garantie van kwaliteit en snelheid van internettoegang voor elke abonnee;
• het voorkomen van netwerkcongestie;
• verlaging van de Uplink-kosten.

Maar de principes om deze te bereiken zijn vergelijkbaar met die van een thuisnetwerk: het bepalen van prioritaire soorten verkeer en applicaties, het opstellen van regels afhankelijk van prioriteit en duur.

Tweede stap: bepaal de internetsnelheid

Voor een telecomoperator is internetsnelheid de snelheid van toegang tot een hogere provider (Uplink) of tot meerdere providers. Deze waarde is vast en wordt verdeeld over alle abonnees volgens hun tariefplannen. Het probleem van de optimalisatie en competente distributie ervan moet worden opgelost door QoS-regels om de klanttevredenheid over de ontvangen service te garanderen.

De snelheid van internet thuis valt om de een of andere reden vaak niet samen met de snelheid die door de provider is aangegeven, dus het bepalen van het werkelijke cijfer is een belangrijke taak voordat QoS wordt ingesteld. Er zijn concepten van uitgaande en inkomende snelheid die u zelf moet bepalen.

Om het echte beeld te krijgen, moet u alle toepassingen op uw computer sluiten die het netwerk belasten, en deze met een koperen kabel op de router aansluiten. Draadloze Wi-Fi-netwerktechnologie kan, vooral als deze geen gebruik maakt van de moderne Wireless N- of Wireless AC-protocollen, een knelpunt in de bandbreedte vormen. Metingen kunnen snelheden van 40 Mbps laten zien in plaats van de beschikbare 75 Mbps, juist vanwege beperkingen op de snelheid van draadloze gegevensoverdracht.

Ga naar de site www.speedtest.net en klik op de knop "Scan starten". Het verkregen resultaat moet worden geconverteerd van “Mbit/s” naar “Kbit/s”, aangezien QoS-instellingen meestal in deze eenheden worden gespecificeerd. Dit kan worden gedaan door de resulterende waarden met 1000 te vermenigvuldigen.

In dit voorbeeld ontvingen we een inkomende snelheid van 42.900 Kbps en een uitgaande snelheid van 3.980 Kbps. Het zijn deze waarden die kunnen worden verdeeld over gebruikers en applicaties op het netwerk.

Derde stap: inschakelenQoSop de router

Het is onmogelijk om de procedure voor het inschakelen van QoS op alle routers te beschrijven, aangezien elke fabrikant de gebruiker zijn eigen beheerinterface biedt en netwerkapparaten van carrier-klasse, zoals Cisco, Juniper en Huawei, worden geconfigureerd vanaf de opdrachtregel.

In de meeste gevallen moet u naar de apparaatbeheerpagina gaan (typ het adres in de browser, meestal is dit 192.168.1.1), voer de gebruikersnaam en het wachtwoord van de beheerder in, die zijn gespecificeerd in de gebruikershandleiding, en ga naar de NAT-sectie van netwerkinstellingen, het tabblad QoS. Selecteer Inschakelen naast de Start QoS-functie, de poort voor het toepassen van de regels is WAN (verbindingspoort met de provider), de inkomende en uitgaande snelheidsinstellingen (downlink en uplink) moeten worden gespecificeerd in een hoeveelheid van 85-90% daarvan gemeten in de tweede stap.

Er zijn lagere snelheden gespecificeerd om de QoS-handler enige manoeuvreerruimte te geven, zodat deze effectief kan werken. De QoS-functie is nu ingeschakeld en u moet de prioriteitsregels configureren.

Hoe u verkeer kunt prioriteren

Nadat de QoS-functie is ingeschakeld, is het noodzakelijk om de regels te definiëren waarmee deze met verkeer zal werken.

Telecomoperatoren configureren regels op basis van gegevens ontvangen van analytische hulpmiddelen DPI-systemen die bandbreedteknelpunten en tijd-van-dag-trends weergeven. Sommige thuisapparaten hebben kant-en-klare voorinstellingen die de gebruiker moet gebruiken voor het stellen van prioriteiten.

Als de router handmatige prioriteitsinstellingen toestaat, moet u hun “vorken” instellen als een percentage van de totale bandbreedte:

• Maximaal: 60–100%
• Premie: 25–100%
• Express: 10–100%
• Standaard: 5–100%
• Bulk: 1–100%

Deze instellingen bepalen de bandbreedtewaarde voor een specifiek apparaat of toepassing. Als u een toepassing bijvoorbeeld op Maximaal instelt, wijst u deze toe om 60% van de bandbreedte te gebruiken wanneer het netwerk bezet is en 100% wanneer het netwerk volledig beschikbaar is. Als u dit instelt op "Trunk", kan de applicatie, wanneer het netwerk inactief is, elke bandbreedtesnelheid gebruiken, maar als er belasting is, ontvangt deze slechts 1%.

We willen u eraan herinneren dat het stellen van prioriteiten moet worden benaderd met een duidelijk begrip van wat u wilt beperken.

Opties voor prioriteitstelling

1. Service- of applicatieprioriteit

Hiermee kan elk apparaat in het netwerk prioriteit geven aan de bandbreedte van een specifieke applicatie of dienst boven andere. Als het bijvoorbeeld nodig is dat de Skype-applicatie altijd speciale bandbreedte heeft en dat video- en audiocommunicatie geen vertragingen, vervormingen of artefacten kent.

2. Interfaceprioriteit

De interface is in dit geval de methode waarmee uw apparaten verbinding maken met het netwerk. U kunt een hogere prioriteit configureren voor apparaten die verbinding maken via een bekabeld of draadloos netwerk, of, omgekeerd, de prioriteit voor gastapparaten verlagen.

3. Prioriteit van apparaten op basis van IP-adres

U kunt een hogere prioriteit toewijzen aan een specifiek apparaat in uw netwerk op basis van zijn IP-adres (statisch of gereserveerd dynamisch), waardoor het snellere toegangssnelheden krijgt dan andere.

4. Prioriteer apparaten op basis van MAC-adres

Als u dynamische adressering gebruikt, kunt u nog steeds hoge prioriteit toewijzen aan een van de apparaten in het netwerk op basis van het MAC-adres, dat uniek is en kan worden verkregen via de software of via een label op de behuizing.

Testen en evalueren

De belangrijkste regels bij het opzetten van QoS zijn het opeenvolgend toevoegen van regels en het niet overhaasten. U moet beginnen met de meest globale en vervolgens individuele applicaties en services configureren. Als u het gewenste resultaat heeft bereikt en QoS aan al uw eisen voldoet, moet u de configuratie opslaan als schermafbeeldingen of als back-upbestand voor het geval u de router moet resetten en de instellingen moet herstellen.

U kunt controleren of de regels correct werken door services met hoge en lage prioriteit te starten en hun snelheden te vergelijken, of door een snelheidstest uit te voeren op netwerkapparaten met verschillende prioriteiten en te kijken welke het beste resultaat oplevert.

Het instellen van QoS is een complexer proces dan het instellen van een basisrouter, en voor de telecomoperator zijn er ook extra kapitaalkosten voor de aanschaf van een DPI-platform, maar het resultaat zal u in staat stellen een betere toegang tot internet te verkrijgen en geld te besparen op de aankoop van een hogesnelheidscommunicatiekanaal.