QoS معنى في الشبكات: ما هو Qos؟ (درس تعليمي)

جودة الخدمة ، أو QoS ، موضوع معقد. لكن استخدامه شائع جدًا هذه الأيام بحيث يجب على كل مسؤول شبكة أن يعرفه. أصبحت جودة الخدمة (QoS) شائعة حيث بدأ المزيد والمزيد من الشبكات في نقل البيانات التي تحتاج إلى تحديد أولوياتها بينما أصبح استخدام الشبكة الترفيهية في نفس الوقت أكثر شيوعًا.

لا نهدف إلى جعلك خبراء جودة الخدمة ولكن ، بدلاً من ذلك ، نريد إلقاء بعض الضوء على الموضوع بطريقة غير تقنية قدر الإمكان.

بكل بساطة ، هدفنا من هذا هو الإجابة على السؤال التالي: ما معنى QoS في الشبكات ، وما هي فائدتها؟

هذه ليست دورة تدريبية حول نظرية جودة الخدمة وتنفيذها. لن نظهر لك مفتاح تبديل أو أمر موجه واحد. هدفنا هو السماح لك ببساطة بفهم جوهر جودة الخدمة.

سنبدأ بتوضيح ما هو QoS - وما هو ليس كذلك. بعد ذلك ، سنتوقف لفترة وجيزة لمناقشة بعض الأدوات من SolarWinds التي قد ترغب في تجربتها. بعد ذلك ، سنناقش العوامل المختلفة التي يمكن أن تؤثر على أداء الشبكة. سيأخذنا هذا إلى جوهر مسألتنا: كيف تعمل جودة الخدمة. كما سترى ، إنه أبسط بكثير مما يبدو. وقبل أن ننتهي ، سنناقش ما يحدث عندما لا تستخدم QoS وما لا تستطيع QoS مساعدتك فيه.

ما هي جودة الخدمة؟

مع نمو استخدام الشبكة ليشمل المزيد والمزيد من حركة المرور من أنواع مختلفة ومع ازدياد تواتر وأهمية ازدحام الشبكة ، سرعان ما أدرك المهندسون أنهم بحاجة إلى طريقة لتنظيم حركة المرور وتحديد أولوياتها. جودة الخدمة ليست شيئًا واحدًا ولكنها مزيج من الميزات والتقنيات التي تعمل معًا لتحقيق ذلك.

من خلال الكثير من التجارب والخطأ ، لدينا الآن نظام جودة خدمة عالمي نسبيًا يمكن استخدامه لضمان موثوقية حصول حركة المرور المهمة على الاهتمام الذي تحتاجه.

يتمثل أحد الجوانب المهمة لجودة الخدمة في أنه يجب تنفيذها من البداية إلى النهاية حتى تكون ذات فائدة. يتم إعداد QoS على الأجهزة - مثل المحولات وأجهزة التوجيه - التي تتعامل مع حركة المرور. يجب أن يكون لأي جهاز في مسار البيانات تكوين QoS الصحيح وإلا فلن يكون له التأثير المتوقع.

أيضًا ، يجب أن يكون لكل جهاز تكوين QoS متوافق مع الأجهزة الأخرى. تستخدم QoS علامات الأولوية لتحقيق سحرها. يمكنك بسهولة تخيل ما يمكن أن يحدث إذا اعتبر أحد الأجهزة أن رقمًا ذا أولوية عالية أكثر أهمية بينما فعل جهاز آخر العكس.

QoS معنى في الشبكات

غالبًا ما نقارن الشبكة بحركة مرور المركبات حيث تمثل الطرق السريعة روابط الشبكة وتمثل المركبات حزم البيانات. إنه تشبيه جيد إلى حد ما حيث توجد العديد من أوجه التشابه بين نوعي حركة المرور. ربما أكثر من وجود اختلافات. سنستخدم نفس القياس لمحاولة شرح ما هي جودة الخدمة (QoS) بشكل ملموس.

لذا ، لنتخيل طريقًا سريعًا مزدحمًا. إنه عصر الجمعة في ساعة الذروة وهناك الكثير من السيارات والشاحنات. تتحرك حركة المرور بالفعل ببطء شديد ، ولكن لجعل الأمور أسوأ ، فإننا نقترب من تقاطع ، وعلى الجانب الآخر من هذا التقاطع ، هناك بعض أعمال الطريق جارية ، ولا نفعل شيئًا سوى زيادة المشكلة. من المحتمل أن يكون معظمكم في مثل هذه الحالة.

لمحاولة مساعدة حركة المرور على التحرك بشكل أفضل قليلاً ، هناك شرطي مرور عند التقاطع القادم. إنه يبذل قصارى جهده لمحاولة منح كل سائق سيارة نصيبه العادل من الطريق. ولكن حتى بمساعدته ، فإن الأشياء لا تتحرك كثيرًا ، وسواء أعجبك ذلك أم لا ، فأنت عالق في زحمة السير.

ثم ، من بعيد ، تسمع صفارة سيارة إسعاف قادمة من خلفك. هذا عندما ينتقل شرطي المرور عند التقاطع بسرعة عالية.

وإدراكًا منه أن سيارة الإسعاف تحتاج حقًا إلى المرور ، فإنه يتأكد من السماح لحركة المرور أمامها بالمرور ووقف حركة المرور المعادية ، مما يضمن أنها يمكن أن تستمر في طريقها بأقل قدر ممكن من التأخير. وفي الوقت نفسه ، يتعين على سائقي السيارات الآخرين انتظار دورهم قبل أن يتمكنوا من استئناف طريقهم بمجرد مرور السيارة ذات الأولوية.

جودة خدمة SolarWinds: أفضل الأدوات!

قبل أن نذهب إلى أبعد من ذلك ، أود مناقشة بعض الأدوات من SolarWinds. على الرغم من أنهما لا يرتبطان مباشرة بجودة الخدمة ، إلا أن كلاهما مفيد جدًا في تحديد مكان الاختناقات في شبكاتك وما الذي يسببها.

سوف يساعدونك في تقييم الوضع الحالي ، وهو الخطوة الأولى في تصحيح المشكلات بشكل عام وتنفيذ جودة الخدمة.

1. مراقبة أداء الشبكة ( نسخة تجريبية مجانية )

يعد منتج SolarWinds الرئيسي ، مراقب أداء الشبكة أحد أفضل أدوات مراقبة النطاق الترددي SNMP. هذه أداة ستستخدم بروتوكول إدارة الشبكة البسيط لرسم بياني لتطور استخدام عرض النطاق الترددي لدارات الشبكة بمرور الوقت. لوحة معلومات البرنامج ، وجهات نظره ، ومخططاته قابلة للتخصيص بالكامل. يمكن إعداد الأداة بأقل مجهود ويمكن أن تبدأ في المراقبة على الفور تقريبًا بعد التثبيت. يمكن لـ NPM التوسع من أصغر الشبكات إلى الشبكات الضخمة من خلال مئات الأجهزة المنتشرة على مواقع متعددة.

• تجربة مجانية: مراقب أداء شبكة SolarWinds
• التنزيل الرسمي: https://www.solarwinds.com/network-performance-monitor/

يستخدم مراقب أداء الشبكة SolarWinds SNMP لاستقصاء الأجهزة على فترات منتظمة - عادةً خمس دقائق - وقراءة عدادات الواجهة الخاصة بهم.

ثم يحسب استخدام النطاق الترددي ويخزنه في قاعدة بيانات للرجوع إليه في المستقبل ويعرض الرسوم البيانية التي توضح تطور استخدام النطاق الترددي بمرور الوقت. NPM هي أداة ضخمة بها العديد من الميزات الإضافية. على سبيل المثال ، يمكنه إنشاء خرائط للشبكة وعرض المسار الحرج بين جهازين.

يبدأ سعر مراقب أداء الشبكة بحوالي 3000 دولار. يتوفر إصدار تجريبي مجاني لمدة 30 يومًا إذا كنت تفضل تجربة المنتج قبل شرائه.

2. محلل حركة مرور NetFlow ( نسخة تجريبية مجانية )

على المرور محلل سولارويندز NetFlow يعطي المسؤول وجهة نظر أكثر تفصيلا من حركة مرور الشبكة. لا يعرض فقط استخدام النطاق الترددي بالبت في الثانية.

• تجربة مجانية: SolarWinds Netflow Traffic Analyzer
• التنزيل الرسمي: https://www.solarwinds.com/netflow-traffic-analyzer/

توفر الأداة معلومات مفصلة عن حركة المرور المرصودة. سيخبرك بنوع حركة المرور الأكثر انتشارًا أو ما هو المستخدم الذي يستخدم مزيدًا من النطاق الترددي. سيوفر أيضًا معلومات لا تقدر بثمن حول الأنواع المختلفة لحركة المرور - مثل تصفح الويب أو تطبيقات الأعمال أو الاتصالات الهاتفية أو دفق الفيديو - التي يتم حملها على شبكتك.

يستخدم NetFlow Traffic Analyzer بروتوكول NetFlow لتجميع معلومات الاستخدام التفصيلية من أجهزة الشبكة الخاصة بك. بروتوكول NetFlow مضمن في العديد من أجهزة الشبكات من بائعين مختلفين. عند التهيئة ، ترسل أجهزة الشبكات معلومات مفصلة حول كل "محادثة" أو تدفق للشبكة إلى مجمع ومحلل NetFlow. يعد محلل حركة SolarWinds NetFlow أحد هذه المجمعات والمحللات.

إذا كنت ترغب في تجربة المنتج قبل الالتزام بشرائه ، فيمكن تنزيل إصدار تجريبي مجاني لمدة 30 يومًا من SolarWinds. هذه نسخة كاملة الميزات لا حدود لها سوى الوقت.

العوامل المؤثرة في أداء الشبكة

في شبكة نموذجية ، يمكن أن يتأثر تسليم البيانات بعدة عوامل. قمنا بتجميع قائمة بالعوامل الأساسية التي يمكن أن تؤثر على أداء الشبكة.

إنتاجية منخفضة

هذا له علاقة بقدرة ارتباط الشبكة. يمكن للبعض التعامل مع حركة مرور أكثر من غيرها. يقاس عادةً بالبت - أو غالبًا بالكيلو أو الميجابت - في الثانية. إذا تجاوزت سعة الارتباط ، فسيحدث ازدحام وسيتراجع الأداء.

الحزم المسقطة

يمكن أن تسقط أجهزة الشبكات الحزم لعدة أسباب. ربما تعرضوا للتلف أثناء العبور ولا يمكن التعرف عليهم بعد الآن. ولكن يتم إسقاط الحزم بشكل أكثر شيوعًا عند وصولها على الجهاز الذي تكون مخازنه المؤقتة ممتلئة بالفعل. عادة ما يدرك التطبيق المستلم أن بعض البيانات مفقودة ويطلب إعادة إرسالها مما سيؤدي إلى تأخيرات إضافية وتدهور في الأداء.

أخطاء

الضوضاء والتداخل يمكن أن يفسد البيانات. هذا صحيح بشكل خاص في الاتصالات اللاسلكية والأسلاك النحاسية الطويلة. عند اكتشاف الأخطاء ، سيطلب التطبيق المستلم إعادة إرسال البيانات المفقودة ، مما يؤدي مرة أخرى إلى تدهور الأداء.

وقت الإستجابة

يتعلق وقت الاستجابة بأجهزة الشبكة التي تصطف البيانات في قائمة انتظار قبل إرسالها. يمكن أن يحدث أيضًا عند استخدام طرق أطول لتجنب الازدحام. لا ينبغي الخلط بينه وبين الإنتاجية. مع زمن الوصول ، يمكن أن يتراكم التأخير بمرور الوقت ، حتى لو كان معدل النقل كافياً.

تقطع

يُعرَّف الارتعاش بأنه اختلاف في التأخير الذي تستغرقه كل حزمة بيانات للوصول إلى وجهتها. يحدث لأسباب مختلفة. على سبيل المثال ، قد تتخذ حزمتان مسارات مختلفة. والنتيجة هي أنه عندما يصبح الارتعاش مرتفعًا جدًا ، يمكن أن تصل الحزم خارج التسلسل إلى وجهتها. إذا كانت الحزم جزءًا من مستند Word ، فسيتم إعادة ترتيبها بشكل صحيح ولن يتأثر أي شخص ، ولكن إذا كنا نتحدث عن بيانات الصوت أو دفق الفيديو ، فقد يتسبب ذلك في جميع أنواع المشكلات.

كما رأينا للتو ، ستتأثر بعض أنواع حركة المرور - مثل الصوت أو دفق الفيديو - بشكل أكبر بمشكلات الأداء. هذا هو السبب في أن حركة المرور المختلفة تحتاج إلى معالجة مختلفة وسبب وجود جودة الخدمة.

كيف يعمل QoS

قبل أن نبدأ ، أود أن أذكر بعض الأشياء. أولاً ، أنا لست مهندس شبكات. ثانيًا ، الهدف من هذا التفسير ليس أن يكون دقيقًا تمامًا. أنا أفرط في تبسيط الأشياء عن قصد وربما أغير الواقع إلى حد معين لتسهيل فهم هذا القسم. هدفي هو إعطائك فكرة عامة عن كيفية عملها ، وليس تدريبك على تكوين جودة الخدمة.

تعمل QoS من خلال تحديد حركة المرور الأكثر "أهمية" ومن خلال إعطاء الأولوية لتلك الحركة عبر الشبكة. لا توجد "قاعدة ذهبية" فيما يتعلق بحركة المرور الأكثر أهمية من غيرها. من الواضح أن بعض حركة المرور - مثل الصوت أو دفق الفيديو - ستُعتبر عادةً مهمة لمجرد أنها لن تعمل بشكل صحيح عندما تعاني من تدهور الأداء. تعتبر بعض حركة المرور - مثل تصفح الويب في العديد من المؤسسات - غير مهمة وبالتالي لن يتم منحها الأولوية.

هناك نوعان من المكونات لجودة الخدمة. أولاً ، يجب تصنيف حركة المرور وتمييزها. على الرغم من وجود عدة طرق يمكن من خلالها تمييز حركة المرور ، إلا أن الخدمات المميزة هي الأكثر انتشارًا اليوم. هذا هو الذي سنقوم بتفصيله في وقت قصير. المكون الثاني هو الطابور الذي سيضمن نقل البيانات ذات الأولوية بأقل تأخير ممكن. يتم عمل قائمة الانتظار على أجهزة الشبكة وفقًا لعلامات الخدمات المميزة.

الخدمات المتمايزة ، أو DiffServ ، تستخدم رمزًا من ستة بتات في رأس كل معبأة لتحديدها وفقًا لعدة فئات ذات أولوية متزايدة. يشار إلى هذه العلامة باسم نقطة رمز خدمات التفاضل ، أو DSCP. تتراوح قيم DSCP النموذجية من 0 ، الأقل أهمية إلى 48 ، والأكثر أهمية.

التصنيف والتمييز

لكي يتم التعامل مع حركة مرور الشبكة بشكل صحيح وفقًا لأولويتها ، يجب أولاً تصنيفها وتمييزها بشكل مناسب. يمكن عمل العلامات مباشرة من المصدر. على سبيل المثال ، ليس من غير المألوف أن تقوم أجهزة هاتف IP بتمييز حركة المرور الخاصة بها على أنها DSCP 46 ، وهي قيمة ذات أولوية عالية. بالنسبة لحركة المرور التي لم يتم تحديدها من المصدر ، تكون الأمور أكثر تعقيدًا.

لا توجد بالفعل حركة مرور غير مميزة مع DiffServ. بشكل افتراضي ، يتم وضع علامة DSCP 0 على كل حركة المرور ، وهي أدنى أولوية. يعود الأمر إلى أول جهاز شبكة يتعامل مع حركة المرور - عادةً ما يكون مفتاح تحويل - لتمييزها. كيف يتم ذلك؟ في الغالب من خلال قوائم ACL.

قوائم التحكم في الوصول ، أو قوائم التحكم في الوصول ، هي ميزة لمعظم معدات الشبكات التي يمكن استخدامها لتحديد حركة المرور. كما يوحي اسمها ، فقد تم استخدامها في الأصل كوسيلة للتحكم في الوصول. تحدد قوائم التحكم في الوصول (ACL) حركة المرور بناءً على عدة معايير. من بينها ، الأكثر شيوعًا هو عنوان IP المصدر والوجهة ورقم منفذ المصدر والوجهة. على مر السنين ، أصبحت قوائم ACL أكثر دقة ويمكن الآن استخدامها لتحديد حركة مرور معينة بدقة.

في حالة قوائم ACL المستخدمة لإدخال علامات QoS ، فإن القواعد لا تحدد فقط كيفية التعرف على حركة المرور ولكن أيضًا قيمة DSCP لتمييزها.

قائمة الانتظار

الآن بعد أن تم وضع علامة على حركة المرور ، كل ما تبقى هو ترتيبها حسب الأولوية وفقًا لعلاماتها. يتم تحقيق ذلك عادةً باستخدام قوائم انتظار متعددة ذات أولوية متزايدة. على الرغم من أن قيم DSCP بعرض 6 بت ويمكن ، بالتالي ، أن تتراوح من 0 إلى 63 ، نادرًا ما تستخدم معدات الشبكات العديد من قوائم الانتظار. من المعتاد بالنسبة لمعظم معدات الشبكات أن تستخدم من ثلاثة إلى سبعة قوائم انتظار على أن يكون الرقم خمسة هو الرقم الأكثر شيوعًا. مع خمسة قوائم انتظار وأكثر من 60 علامة ، تأكدت من أن أكثر من قيمة DSCP موجودة في كل قائمة انتظار.

أقل قائمة انتظار ذات أولوية ، والتي تسمى غالبًا أفضل جهد أو قائمة انتظار BE ستكون هي التي تحصل على أقل اهتمام من محرك التوجيه. على العكس من ذلك ، فإن قائمة الانتظار ذات الأولوية القصوى ، والتي نسميها غالبًا في الوقت الفعلي أو RT ستحظى بأكبر قدر من الاهتمام. هذا يضمن أن حركة المرور "المهمة" سيتم توجيهها أو تبديلها في الأولوية. بالطبع ، هذا يعني أيضًا أن أفضل جهد قد يتأخر بشكل خطير وربما لا يتم تسليمه أبدًا. هذا شيء يجب مراعاته عند تصنيف حركة مرور أفضل جهد ووضع علامة عليها

عواقب عدم استخدام جودة الخدمة

تختلف عواقب عدم استخدام جودة الخدمة بشكل كبير. على سبيل المثال ، إذا كانت شبكتك لا تحمل حركة مرور شديدة الحساسية مثل المهاتفة عبر بروتوكول الإنترنت أو دفق الفيديو ، فإن عدم استخدام جودة الخدمة قد لا يحدث فرقًا. هذا صحيح بشكل خاص عندما تكون مستويات حركة المرور الحالية منخفضة. في الواقع ، في حالة انخفاض حركة المرور ، لا تحقق جودة الخدمة أي فائدة تقريبًا. إذا عدنا إلى تشبيهنا بالطرق السريعة. إذا كانت سيارة الإسعاف بمفردها على طريق سريع مكون من 5 حارات ، فلن تحتاج إلى إعطاء الأولوية لها.

ولكن في المواقف التي تعاني فيها شبكتك من أي - أو العديد - مشكلات مثل الاستخدام المفرط والازدحام ، فإن غياب جودة الخدمة سيؤدي إلى كل أنواع المشاكل. بالنسبة لحركة المرور التي تتطلب إرسالًا في الوقت الفعلي أو شبه في الوقت الفعلي - مثل المهاتفة عبر بروتوكول الإنترنت ، فقد تكون ، على سبيل المثال ، سبب صوت مشوه أو مقطوع أو غير مفهوم. قد يتأثر تدفق الفيديو أيضًا ، مما يؤدي إلى زيادة التخزين المؤقت أثناء التشغيل.

ولكن حتى الخدمات الأخرى قد تعاني من عدم وجود جودة الخدمة. تخيل أن مستخدمًا لشبكة الشركة يحاول الوصول إلى نظام محاسبة مهم قائم على الويب بينما في نفس الوقت ، يوجد مئات من المستخدمين في استراحة الغداء ، ويتصفحون الإنترنت بكثافة. قد يجعل هذا تطبيق المحاسبة غير قابل للاستخدام ما لم يتم تحديد أولويات حركة المرور الخاصة به بشكل صحيح باستخدام جودة الخدمة.

لن تصلح جودة الخدمة كل شيء

ولكن بقدر ما هو جيد ، فإن تطبيق جودة الخدمة ليس هو الحل لكل مشكلة. يميل مسؤولو الشبكة إلى الاعتقاد بأن تنفيذ جودة الخدمة سيخففهم من الحاجة إلى إضافة عرض النطاق الترددي. في حين أنه من الصحيح أن تنفيذ جودة الخدمة سيؤدي إلى تحسين فوري وواضح جدًا لتشغيل حركة المرور ذات الأولوية العالية. كما أنه سيقلل من الأولوية الأقل.

ستهتم QoS بازدحام الشبكة المؤقت وستضمن استمرار عمل الخدمات الحيوية للأعمال بشكل صحيح أثناء وجود ازدحام ولكنه لن يوقفه. ما زلت بحاجة إلى مراقبة استخدام الشبكة ولديك برنامج تخطيط سعة مطبق.

استنتاج

يجب أن تكون جودة الخدمة جزءًا من إستراتيجية شبكة أي مؤسسة ولكن لا يجب أن تكون العنصر الوحيد. ولكن أكثر من أي شيء آخر ، يجب توخي الحذر الشديد في التخطيط وإعداد جودة الخدمة. في حين أنه يمكن أن يحدث معجزات صغيرة عند تطبيقه بشكل صحيح ، إلا أنه قد يجعل الوضع أسوأ بكثير لبعض المستخدمين. وقبل تنفيذ QoS ، يجب أيضًا وضع أدوات المراقبة لتقييم الموقف. ستوفر هذه الأدوات نفسها قيمة بعد التنفيذ أيضًا.