Что такое QoS: а так ли он нам нужен?

Всем привет! QoS (Quality of Service) – распространенная технология приоритизации трафика, сосредоточенная вокруг предоставления трафика находящимся в сети обслуживаемым классам. В IT-среде термин описывает соответствие телекоммуникационной связи заданному соглашению (с провайдером или оператором) и помогает определить скорость и способ прохождения IP-пакетов между источником и адресатом.

Модели обеспечения и механизмы работы QoS

Литературное определение QoS выглядит так: «способность построенной сети передавать заданный трафик за предсказуемый (или ограниченный) промежуток времени, без потерь и задержек».

Часто идею технологии трактуют некорректно, представляя QoS в качестве средства по расширению полосы или канала. На деле же «Quality of Service» помогает правильно распределять нагрузку и управлять ограниченными ресурсами. И оценить результаты проделанной работы помогут метрики, описывающие качество сети:

• Потери. Показатель описывает, сколько из передаваемых пакетов достигло цели. На итоговой результат влияют механические повреждения (перетертый кабель, сломанный интерфейс) и привычные для телекоммуникационной связи неполадки, вроде перегрузок сети, ошибок или параметров шифрования у принимающей стороны. Как поступать в случае потерь – решает непосредственно адресат. Часто ненужные пакеты пропускаются из-за ненадобности, но в тех же протоколах TCP потерянные данные запрашиваются вновь.
• Задержки. Вкратце – время от источника до адресата: складывается из ряда компонентов, описывающих задержки пакетов в очередях, срок обработки поступающих данных и прочие действия, нацеленные на взаимодействие внутри системы. В некоторых ситуациях задержки не рассматривают, как глобальную проблему, но порой такой показатель важнее пропускной способности. Ведь, например, общаться с задержкой в 200мс почти невозможно.
• Джиттер. Разница в задержке в момент доставки последовательного набора пакетов. По сути, отображает (в миллисекундах) колебания между каждым добравшимся до адресата байтом информации. Плавающее время доставки пакетов приводит к проблемам связи и сильным потерям.

Если рассматривать QoS на наглядном, но далеком от IT примере, то канал связи, подвластный потерям, задержкам и колебаниям, можно представить в качестве водопроводной трубы, а пропускную способность – описать параметрами «длина» и «диаметр».

Но в момент передачи данных (сетевых IP-пакетов), кроме «физических» особенностей на ту же скорость «доставки» влияет и перегруженность «трубы» (канала), приводящая к эффекту «бутылочного горлышка». Пакеты банально не достигают цели, так как находятся в очереди, растягиваются или выдаются частями.

На маршрутизаторах и роутерах проблема решается с помощью метода FIFO – пакеты, выпущенные первыми, достигнут цели без очереди. Но чем интенсивнее трафик, тем больше недостатков у метода: заторы и выгружаемые из памяти пакеты игнорируются, теряются или пропускаются. На помощь в подобных ситуациях и приходит «качество обслуживания QoS», способное выстроить логичную очередь и раздать необходимые команды. В домашних условиях QoS применяется для выдачи приоритетов пакетам VoIP и снижения необходимости в FTP или SMTP.

Часто при построении «умной» очереди приходится отталкиваться от показателя «тип сервиса» ToS (Type Of Service). Привычно выделяют три модели:

• Best Effort Service. Негарантированная доставка. Модель, несвязанная с тонкой настройкой регулирования и разделения приоритетов для классов, а наоборот – полностью построенная на увеличении пропускной способности без внимания к деталям (в особенности – к потерям).
• Integrated Service. Интегрированный сервис. Обеспечивает качественное обслуживание, согласно стандарту RFC1633, благодаря резервированию ресурсов и выстраиванию необходимой очереди на каждом из промежуточных узлов.
• Differentiated Service. Дифференцированное обслуживание. Модель представлена в стандартах RFC2474 и RFC2475: описывает разделение трафика по классам со всеми подробностями, вроде классификации и маркировки пакетов. Differentiated Service – пример той самой «умной» сортировки, всплывающей у специалистов в попытке выяснить, что такое QoS.

Настройка приоритизация

Технология QoS необходима во многих сетевых службах и сервисах: потоковое мультимедиа, VoIP и настроенные видеоконференции, новостные порталы, где важен определенный уровень безопасности с минимальными значениями джиттера и задержки.

И, если раньше подбирать параметры и выдавать приоритеты приходилось вручную, обращаясь к командной строке, то в новых маршрутизаторах уже появились отдельные шаблоны под каждую из задач. И даже обращаться в поддержку к диспетчеру уже не требуется, все контролируется вручную.

Выбираются шаблоны в настройках маршрутизатора (адрес 192.168.1.1 или 192.168.0.1), в разделе с NAT / QoS. Перед доступом к параметрам приоритизации придется активировать параметр «качества обслуживания». Если шаблоны не предусмотрены, подбирать значения для служб и сетей придется вручную.