La qualità del servizio, o QoS, è un argomento complesso. Ma il suo uso è così comune in questi giorni che ogni amministratore di rete dovrebbe conoscerlo. QoS è diventato popolare poiché sempre più reti hanno iniziato a trasportare dati a cui è necessario assegnare la priorità, mentre allo stesso tempo l'utilizzo della rete ricreativa stava diventando sempre più comune.
La nostra intenzione non è rendervi esperti di QoS ma, invece, vogliamo far luce sull'argomento in modo il più non tecnico possibile.
Per dirla semplicemente, il nostro obiettivo è rispondere alla seguente domanda: qual è il significato di QoS in rete e a cosa serve?
Questo non è un corso sulla teoria e l'implementazione della QoS. Non ti mostreremo un singolo comando di switch o router. Il nostro obiettivo è consentirti di cogliere semplicemente l'essenza della QoS.
Inizieremo chiarendo cos'è e cosa non è QoS. Dopodiché, faremo una breve pausa per discutere alcuni strumenti di SolarWinds che potresti voler provare. Quindi, discuteremo i diversi fattori che possono influenzare le prestazioni della rete. Questo ci porterà al nocciolo della nostra questione: come funziona la QoS. Come vedrai, è molto più semplice di quanto sembri. E prima di concludere, discuteremo cosa succede quando non usi QoS e cosa QoS non può aiutarti.
Cos'è la QoS?
Poiché l'utilizzo della rete è cresciuto fino a includere sempre più traffico di tipo diverso e la congestione della rete è diventata sempre più frequente e importante, gli ingegneri si sono presto resi conto che avevano bisogno di un modo per organizzare e dare priorità al traffico. QoS non è una cosa, ma una combinazione di funzionalità e tecnologie che lavorano insieme per raggiungere questo obiettivo.
Attraverso molti tentativi ed errori, ora disponiamo di un sistema QoS relativamente universale che può essere utilizzato per garantire in modo affidabile che il traffico importante riceva l'attenzione di cui ha bisogno.
Un aspetto importante della QoS è che deve essere implementato da un capo all'altro per essere utile. QoS è configurato sui dispositivi, come switch e router, che gestiscono il traffico. Qualsiasi dispositivo di questo tipo nel percorso dei dati deve avere la configurazione QoS corretta, altrimenti non avrà l'effetto previsto.
Inoltre, ogni dispositivo deve avere una configurazione QoS compatibile con gli altri. QoS utilizza i contrassegni di priorità per realizzare la sua magia. Puoi facilmente immaginare cosa accadrebbe se un dispositivo considerasse più importante una cifra con priorità più alta mentre un altro facesse il contrario.
Significato QoS in rete
Spesso confrontiamo la rete con il traffico veicolare dove le autostrade rappresentano i collegamenti di rete e i veicoli rappresentano i pacchetti di dati. È un'analogia piuttosto buona in quanto vi sono molte somiglianze tra i due tipi di traffico. Probabilmente più di quante differenze ci siano. Useremo la stessa analogia per cercare di spiegare concretamente cos'è la QoS.
Quindi, immaginiamo un'autostrada trafficata. È venerdì pomeriggio all'ora di punta e ci sono molte auto e camion. Il traffico è già abbastanza lento ma, come se non bastasse, ci stiamo avvicinando a un incrocio e, dall'altra parte di quell'incrocio, ci sono dei lavori stradali in corso, che non fanno altro che aumentare il problema. La maggior parte di voi è più che probabile che si sia trovata in una situazione del genere.
Per cercare di aiutare il traffico a muoversi un po' meglio, c'è un vigile urbano all'incrocio imminente. Fa del suo meglio per cercare di dare a ogni automobilista la sua giusta parte di strada. Ma anche con il suo aiuto, le cose non si muovono molto e, piaccia o no, sei bloccato nel traffico.
Poi, in lontananza, senti la sirena di un'ambulanza alle tue spalle. Questo è quando il vigile all'incrocio cambia marcia.
Riconoscendo che l'ambulanza ha davvero bisogno di passare, si assicura di lasciar passare il traffico davanti all'ambulanza e di fermare il traffico avversario, assicurandosi che possa continuare il suo percorso con il minor ritardo possibile. Nel frattempo, altri automobilisti devono attendere il proprio turno prima di poter riprendere il percorso una volta passato il veicolo prioritario.
SolarWinds QoS: i migliori strumenti!
Prima di andare oltre, vorrei discutere alcuni strumenti di SolarWinds. Sebbene non siano direttamente correlati alla QoS, entrambi sono molto utili per identificare dove ci sono colli di bottiglia nelle tue reti e cosa li sta causando.
Ti aiuteranno a valutare la situazione attuale, che è il primo passo per correggere i problemi in generale e implementare la QoS.
1. Monitoraggio delle prestazioni di rete ( prova GRATUITA )
Il prodotto di punta di SolarWinds, il Network Performance Monitor è probabilmente uno dei migliori strumenti di monitoraggio della larghezza di banda SNMP. Questo è uno strumento che utilizzerà il Simple Network Management Protocol per rappresentare graficamente l'evoluzione dell'utilizzo della larghezza di banda dei circuiti di rete nel tempo. La dashboard del software, le sue visualizzazioni e i grafici sono completamente personalizzabili. Lo strumento può essere configurato con il minimo sforzo e può iniziare a monitorare quasi immediatamente dopo l'installazione. NPM può scalare dalle reti più piccole a quelle enormi con centinaia di dispositivi distribuiti su più siti.
SolarWinds Network Performance Monitor utilizza SNMP per interrogare i dispositivi a intervalli regolari, in genere cinque minuti, e leggere i loro contatori di interfaccia.
Quindi calcola l'utilizzo della larghezza di banda, lo memorizza in un database per riferimento futuro e visualizza i grafici che mostrano l'evoluzione dell'utilizzo della larghezza di banda nel tempo. NPM è uno strumento enorme con diverse funzionalità extra. Ad esempio, può creare mappe di rete e visualizzare il percorso critico tra due dispositivi.
Il prezzo per Network Performance Monitor parte da circa $ 3.000. È disponibile una prova GRATUITA di 30 giorni se preferisci provare il prodotto prima di acquistarlo.
2. NetFlow Traffic Analyzer ( prova GRATUITA )
Il SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer consente all'amministratore una visualizzazione più dettagliata del traffico di rete. Non mostra solo l'utilizzo della larghezza di banda in bit al secondo.
Lo strumento fornisce informazioni dettagliate sul traffico osservato. Ti dirà quale tipo di traffico è più diffuso o quale utente utilizza più larghezza di banda. Fornirà inoltre preziose informazioni sui diversi tipi di traffico, come navigazione web, app aziendali, telefonia o streaming video, che vengono trasportati sulla rete.
Il NetFlow Traffic Analyzer utilizza il protocollo NetFlow per raccogliere informazioni dettagliate sull'utilizzo di dispositivi di rete. Il protocollo NetFlow è integrato in molti dispositivi di rete di vari fornitori. Una volta configurati, i dispositivi di rete inviano informazioni dettagliate su ciascuna "conversazione" di rete o flusso a un raccoglitore e analizzatore NetFlow. Il SolarWinds NetFlow Traffic Analyzer è uno di questi collettori e analizzatori.
Se desideri provare il prodotto prima di impegnarti ad acquistarlo, è possibile scaricare una versione di prova gratuita di 30 giorni da SolarWinds. Questa è una versione completa che non ha limiti ma tempo.
Fattori che influenzano le prestazioni della rete
In una rete tipica, la consegna dei dati può essere influenzata da diversi fattori. Abbiamo compilato un elenco dei principali fattori che possono influenzare le prestazioni della rete.
Bassa produttività
Questo ha a che fare con la capacità di un collegamento di rete. Alcuni possono gestire più traffico di altri. Di solito è misurato in bit, o spesso chilo o megabit, al secondo. Se superi la capacità del collegamento, si verificherà una congestione e le prestazioni risulteranno ridotte.
Pacchetti eliminati
I pacchetti possono essere eliminati dai dispositivi di rete per diversi motivi. Forse si sono corrotti durante il transito e non possono più essere riconosciuti. Ma più comunemente i pacchetti vengono scartati quando arrivano su un dispositivo i cui buffer sono già pieni. L'applicazione ricevente di solito si renderà conto che mancano alcuni dati e ne richiederà la ritrasmissione, il che causerà ulteriori ritardi e degrado delle prestazioni.
Errori
Rumore e interferenze possono danneggiare i dati. Ciò è particolarmente vero nelle comunicazioni wireless e su lunghi cavi di rame. Quando vengono rilevati errori, l'applicazione ricevente chiederà di ritrasmettere i dati mancanti, peggiorando nuovamente le prestazioni.
Latenza
La latenza ha a che fare con i dispositivi di rete che mettono in coda i dati prima di inviarli. Può anche accadere quando vengono utilizzati percorsi più lunghi per evitare la congestione. Non deve essere confuso con il throughput. Con la latenza, il ritardo può accumularsi nel tempo, anche se il throughput è sufficiente.
jitter
Il jitter è definito come una variazione del ritardo che ogni pacchetto di dati impiega per raggiungere la sua destinazione. Succede per vari motivi. Ad esempio, due pacchetti possono prendere percorsi diversi. La conseguenza è che, quando il jitter diventa troppo alto, i pacchetti possono arrivare fuori sequenza a destinazione. Se i pacchetti fanno parte di un documento Word, verranno riordinati correttamente e nessuno sarà interessato, ma se stiamo parlando di dati vocali o video in streaming, può causare ogni tipo di problema.
Come abbiamo appena visto, alcuni tipi di traffico, come voce o video in streaming, saranno maggiormente interessati da problemi di prestazioni. Questo è il motivo per cui un traffico diverso richiede una gestione diversa e perché esiste QoS.
Come funziona QoS
Prima di iniziare, vorrei precisare alcune cose. Primo, non sono un ingegnere di rete. In secondo luogo, l'obiettivo di questa spiegazione non è essere assolutamente accurata. Sto semplificando consapevolmente le cose e forse anche stravolgendo la realtà in una certa misura per rendere questa sezione più facile da digerire. Il mio obiettivo è darti un'idea generale di come funziona, non per addestrarti sulla configurazione della QoS.
QoS funziona identificando quale traffico è più "importante" e dando la priorità a quel traffico in tutta la rete. Non esiste una "regola d'oro" su quale traffico sia più importante di altri. Ovviamente, parte del traffico, come voce o video in streaming, sarà normalmente considerato importante semplicemente perché non funzionerà correttamente quando si soffre di un degrado delle prestazioni. Parte del traffico, come la navigazione sul Web in molte organizzazioni, è considerato irrilevante e pertanto non avrà la priorità.
Ci sono due componenti per QoS. Innanzitutto, il traffico deve essere classificato e contrassegnato. Sebbene ci siano diversi modi in cui il traffico può essere contrassegnato, i Servizi differenziati sono i più diffusi oggi. Questo è quello di cui parleremo in dettaglio tra poco. La seconda componente è l'accodamento che assicurerà che i dati prioritari vengano trasmessi con il minor ritardo possibile. L'accodamento viene eseguito sui dispositivi di rete in base ai contrassegni dei servizi differenziati.
I servizi differenziati, o DiffServ, utilizzano un codice a sei bit nell'intestazione di ogni pacchetto per contrassegnare secondo diverse classi di priorità crescente. Questo contrassegno è denominato Differentiating Services Code Point o DSCP. I valori tipici di DSCP vanno da 0, il traffico meno importante, a 48, il più importante.
Classificazione e marcatura
Affinché il traffico di rete sia gestito correttamente in base alla sua priorità, deve prima essere classificato e contrassegnato in modo appropriato. La marcatura può essere eseguita direttamente alla fonte. Ad esempio, non è raro che i telefoni IP contrassegnino il loro traffico come DSCP 46, un valore ad alta priorità. Per il traffico che non è contrassegnato alla fonte, le cose sono un po' più complicate.
Il traffico non contrassegnato in realtà non esiste con DiffServ. Per impostazione predefinita, tutto il traffico è contrassegnato come DSCP 0, la priorità più bassa. Spetta al primo dispositivo di rete che gestisce il traffico, di solito uno switch, contrassegnarlo. Com'è fatto? Principalmente tramite ACL.
Gli ACL, o elenchi di controllo di accesso, sono una caratteristica della maggior parte delle apparecchiature di rete che possono essere utilizzate per identificare il traffico. Come suggerisce il nome, erano originariamente usati come mezzo per controllare l'accesso. Gli ACL identificano il traffico in base a diversi criteri. Tra questi, i più comuni sono l'indirizzo IP di origine e di destinazione e il numero di porta di origine e di destinazione. Nel corso degli anni, gli ACL sono diventati sempre più raffinati e ora possono essere utilizzati per selezionare con precisione un traffico molto specifico.
Nel caso degli ACL utilizzati per inserire contrassegni QoS, le regole non solo specificano come riconoscere il traffico ma anche con quale valore DSCP contrassegnarlo.
in coda
Ora che il traffico è contrassegnato, non resta che dargli la priorità in base alla sua marcatura. Ciò si ottiene normalmente utilizzando più code con priorità crescente. Sebbene i valori DSCP siano larghi 6 bit e possano quindi variare da 0 a 63, le apparecchiature di rete raramente utilizzano così tante code. È tipico per la maggior parte delle apparecchiature di rete utilizzare da tre a sette code, cinque è il numero più comune. Con cinque code e oltre 60 contrassegni, hai sicuramente pensato che più di un valore DSCP va in ogni coda.
La coda con priorità più bassa, spesso chiamata coda best-effort o coda BE, sarà quella che riceverà meno attenzione dal motore di routing. Al contrario, la coda con la priorità più alta, che spesso chiamiamo tempo reale o RT, riceverà la massima attenzione. Ciò garantisce che il traffico "importante" venga instradato o commutato in priorità. Naturalmente, questo significa anche che il miglior sforzo potrebbe essere seriamente ritardato e forse anche mai consegnato. Questo è qualcosa da tenere a mente quando si classifica e si contrassegna il traffico best-effort
Conseguenze del mancato utilizzo di QoS
Le conseguenze del mancato utilizzo di QoS variano notevolmente. Ad esempio, se la tua rete non trasporta traffico altamente sensibile come la telefonia IP o lo streaming video, il mancato utilizzo di QoS potrebbe non fare alcuna differenza. Ciò è particolarmente vero quando i livelli di traffico attuali sono bassi. Infatti, in una situazione di basso traffico, la QoS non porta quasi alcun beneficio. Se torniamo alla nostra analogia con l'autostrada. Se l'ambulanza è sola su un'autostrada a 5 corsie, non sarà necessario dare la priorità.
Ma in situazioni in cui la tua rete soffre di uno o più problemi come l'utilizzo eccessivo e la congestione, l'assenza di QoS porterà a tutti i tipi di problemi. Per il traffico che richiede una trasmissione in tempo reale o quasi, come la telefonia IP, potrebbe, ad esempio, essere la causa di audio confuso, tagliato o incomprensibile. Anche lo streaming video ne risentirebbe, con conseguente buffering eccessivo durante la riproduzione.
Ma anche altri servizi potrebbero risentire dell'assenza di QoS. Immagina che un utente di una rete aziendale stia tentando di accedere a un importante sistema di contabilità basato sul Web mentre, allo stesso tempo, centinaia di utenti sono in pausa pranzo, navigando pesantemente in Internet. Ciò potrebbe rendere inutilizzabile l'applicazione di contabilità a meno che il suo traffico non sia correttamente prioritizzato utilizzando QoS.
QoS non risolverà tutto
Ma per quanto sia buono, l'implementazione di QoS non è la soluzione a tutti i problemi. Gli amministratori di rete tendono a pensare che l'implementazione di QoS li sollevi dalla necessità di aggiungere larghezza di banda. Mentre è vero che l'implementazione di QoS causerà un miglioramento immediato e molto evidente del funzionamento del traffico ad alta priorità. Degraderà anche quello con priorità inferiore.
QoS si occuperà della congestione temporanea della rete e assicurerà che i servizi business-critical continuino a funzionare correttamente mentre c'è congestione, ma non la fermerà. È comunque necessario monitorare l'utilizzo della rete e disporre di un programma di pianificazione della capacità.
Conclusione
QoS dovrebbe essere parte della strategia di rete di qualsiasi organizzazione, ma non dovrebbe essere l'unico elemento. Ma più di ogni altra cosa, dovrebbe essere applicata la massima cura nella pianificazione e nell'impostazione della QoS. Sebbene possa fare piccoli miracoli se applicato correttamente, potrebbe peggiorare la situazione per alcuni utenti. E prima di implementare la QoS, dovrebbero essere messi in atto anche strumenti di monitoraggio per valutare la situazione. Questi stessi strumenti saranno preziosi anche dopo l'implementazione.
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