فراهم آوردن سرویس های باکیفیت و کارامد با استفاده از پروتکل QoS یا Quality of Service در شبکه های مبتنی بر پروتکل IP به طور فزاینده ای در زیرساخت های سازمانی IT مهم و مهم تر میشود. نه تنها سرویس QoS برای Stream کردن صوت یا ویدئو در بستر شبکه مورد نیاز است بلکه در تکنولوژی IoT یا Internet of Things نیز نقش مهمی را ایفا میکند. در این مقاله اهمیت سرویس QoS را با هم بررسی خواهیم کرد و نحوه کار آن را توضیح خواهیم داد.
برخی از سرویس ها یا اپلیکیشن هایی که در بستر شبکه اجرا و عملیاتی میشوند به تاخیر یا Delay حساس هستند. این سرویس ها برای انتقال بسته های اطلاعاتی خود در شبکه از پروتکل UDP استفاده میکنند و از پروتکل TCP بهره نمیبرند. تفاوت اصلی بین پروتکل TCP و UDP این است که پروتکل TCP بسته هایی که در بین راه Loss میشوند یا از بین میروند را دوباره ارسال میکند اما پروتکل UDP بسته های اطلاعاتی Loss شده را دوباره در شبکه ارسال نمیکند. به عنوان مثال برای انتقال فایل در شبکه از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر بایستی از پروتکل TCP استفاده شود زیرا اگر در بین راه یک بسته اطلاعاتی Loss شود آن فایل دیگر قابل استفاده نخواهد بود از این رو پروتکل TCP بسته اطلاعاتی Loss شده را که از قبل علامت گذاری کرده بود دوباره به سمت کامپیوتر مقصد ارسال میکند تا فایلی که به طور ناقص ارسال شده بود کامل شود و قابل استفاده باشد. اما برای سرویس هایی که از پروتکل UDP استفاده میکنند مانند سرویس VOIP ، هرگونه بسته اطلاعاتی صوتی که Loss شود دیگر نمیتواند دوباره در شبکه ارسال شود زیرا بسته های صوتی در بستر شبکه Stream میشوند و ارسال مجدد آن بسته ها در بستر شبکه کاری بیهوده و بی فایده است. به همین دلیل، Loss شدن و یا به تاخیر افتادن ارسال بسته های اطلاعاتی که با پروتکل UDP در شبکه ارسال میشوند یک مشکل جدی محسوب میشود. حتی اگر تعداد خیلی کمی از بسته های صوتی در هنگام ارسال در بستر شبکه Loss شود کیفیت صدا را به طور قابل توجهی پایین می آورد بطوریکه صدا نامفهوم و گنگ به گوش میرسد.نکته اینکه بسته های اطلاعاتی که به تاخیر حساس هستند به Jitter معروف هستند. Jitter اختلاف زمان تاخیر رسیدن بسته های اطلاعاتی Stream شده در شبکه میباشد. اگر شبکه شما پهنای باند زیادی دارد Delay یا تاخیر در شبکه تان تا حد زیادی وجود نخواهد داشت و متعاقباََ نیاز به راه اندازی سرویس QoS در شبکه را نخواهید داشت. اما در شبکه های سازمانی و بزرگ مواقعی پیش خواهد آمد که روتر ها و سوئیچ ها شروع به Drop کردن بسته های اطلاعاتی خواهند کرد در این گونه موارد سرویس های نظیر VOIP و ... در شبکه دچار اختلال میشود و آن سرویس ها نمیتوانند به طور موثر و کارامد به وظایفش ادامه دهد. اینجاست که QoS وارد عمل میشود ...
سرویس QoS به مدیریت Packet های Loss شده ، Delay و Jitter در زیرساخت شبکه کمک شایانی میکند. از آنجایی که ما از یک مقدار معین و مشخصی از پهنای باند در شبکه مان استفاده میکنیم سئوالی که از خودمان باید بپرسیم این است که کدام سرویس در شبکه از مدیریت سه مورد مذکور در فوق بهره مند میشود ؟ گام اول در راه اندازی سرویس QoS در شبکه این است که سرویسی را که اولویت ترافیکش از دیگر سرویس ها در شبکه بالاتر است را شناسایی و مشخص کنیم. شناسایی ترافیک نیز با بحث ACL قابل انجام است. روش های زیادی برای شناسایی یا Mark کردن ترافیک ها وجود دارد که CoS یا Class of Service و DSCP یا Differentiated Services Code Point دو نمونه از این روش ها میباشند. CoS ترافیک ها را در لایه 2 شناسایی میکند اما DSCP جریان ترافیک ها را در لایه 3 شناسایی میکند. سرویس های مختلف به طور متفاوتی شناسایی میشوند که این به تجهیزات شبکه اجازه میدهد تا داده ها را در گروه های جداگانه و مختلف دسته بندی کند. بعد از اینکه داده ها را در گروه های جداگانه دسته بندی کردیم حال میتوانیم از آن اطلاعات برای قرار دادن Policy یا سیاست روی آن گروه ها به منظور اولویت گذاری داده هایی اهمیت شان از دیگر سرویس ها بیشتر است، استفاده کنیم. به این کار Queuing نیز میگوییم. به عنوان مثال اگر ترافیک Voice یا صوت به عنوان ترافیکی که از دیگر ترافیک ها اولویتش بالاتر است علامت گذاری یا Mark شده باشد و Policy ای روی آن تعریف شود که از بیشترین پهنای باند لینک شبکه بتواند استفاده کند، دستگاه هایی نظیر سوئیچ ها و روتر ها بسته یا فریم های صوتی را برای انتقال در شبکه در اول صف یا Queue قرار میدهد تا بلافاصله یا بلادرنگ در شبکه ارسال شوند. اما اگر برای مثال ترافیک متنی مثل ترافیک وب که از پروتکل TCP برای انتقال بسته های خود استفاده میکند به عنوان ترافیکی با اولویت پایین در انتقال در شبکه علامت گذاری شده باشد هنگام انتقال در شبکه در صف یا Queue قرار میگیرند تا بعد از اینکه ترافیک های با اولویت بالا ( نظیر ترافیک های صوتی و ویدئویی ) در شبکه ارسال شدند، در شبکه ارسال شوند.
نویسنده : امیرحسین کریم پور
چرا سرویس QoS مهم است ؟
برخی از سرویس ها یا اپلیکیشن هایی که در بستر شبکه اجرا و عملیاتی میشوند به تاخیر یا Delay حساس هستند. این سرویس ها برای انتقال بسته های اطلاعاتی خود در شبکه از پروتکل UDP استفاده میکنند و از پروتکل TCP بهره نمیبرند. تفاوت اصلی بین پروتکل TCP و UDP این است که پروتکل TCP بسته هایی که در بین راه Loss میشوند یا از بین میروند را دوباره ارسال میکند اما پروتکل UDP بسته های اطلاعاتی Loss شده را دوباره در شبکه ارسال نمیکند. به عنوان مثال برای انتقال فایل در شبکه از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر بایستی از پروتکل TCP استفاده شود زیرا اگر در بین راه یک بسته اطلاعاتی Loss شود آن فایل دیگر قابل استفاده نخواهد بود از این رو پروتکل TCP بسته اطلاعاتی Loss شده را که از قبل علامت گذاری کرده بود دوباره به سمت کامپیوتر مقصد ارسال میکند تا فایلی که به طور ناقص ارسال شده بود کامل شود و قابل استفاده باشد. اما برای سرویس هایی که از پروتکل UDP استفاده میکنند مانند سرویس VOIP ، هرگونه بسته اطلاعاتی صوتی که Loss شود دیگر نمیتواند دوباره در شبکه ارسال شود زیرا بسته های صوتی در بستر شبکه Stream میشوند و ارسال مجدد آن بسته ها در بستر شبکه کاری بیهوده و بی فایده است. به همین دلیل، Loss شدن و یا به تاخیر افتادن ارسال بسته های اطلاعاتی که با پروتکل UDP در شبکه ارسال میشوند یک مشکل جدی محسوب میشود. حتی اگر تعداد خیلی کمی از بسته های صوتی در هنگام ارسال در بستر شبکه Loss شود کیفیت صدا را به طور قابل توجهی پایین می آورد بطوریکه صدا نامفهوم و گنگ به گوش میرسد.نکته اینکه بسته های اطلاعاتی که به تاخیر حساس هستند به Jitter معروف هستند. Jitter اختلاف زمان تاخیر رسیدن بسته های اطلاعاتی Stream شده در شبکه میباشد. اگر شبکه شما پهنای باند زیادی دارد Delay یا تاخیر در شبکه تان تا حد زیادی وجود نخواهد داشت و متعاقباََ نیاز به راه اندازی سرویس QoS در شبکه را نخواهید داشت. اما در شبکه های سازمانی و بزرگ مواقعی پیش خواهد آمد که روتر ها و سوئیچ ها شروع به Drop کردن بسته های اطلاعاتی خواهند کرد در این گونه موارد سرویس های نظیر VOIP و ... در شبکه دچار اختلال میشود و آن سرویس ها نمیتوانند به طور موثر و کارامد به وظایفش ادامه دهد. اینجاست که QoS وارد عمل میشود ...
سرویس QoS چگونه کار میکند ؟
سرویس QoS به مدیریت Packet های Loss شده ، Delay و Jitter در زیرساخت شبکه کمک شایانی میکند. از آنجایی که ما از یک مقدار معین و مشخصی از پهنای باند در شبکه مان استفاده میکنیم سئوالی که از خودمان باید بپرسیم این است که کدام سرویس در شبکه از مدیریت سه مورد مذکور در فوق بهره مند میشود ؟ گام اول در راه اندازی سرویس QoS در شبکه این است که سرویسی را که اولویت ترافیکش از دیگر سرویس ها در شبکه بالاتر است را شناسایی و مشخص کنیم. شناسایی ترافیک نیز با بحث ACL قابل انجام است. روش های زیادی برای شناسایی یا Mark کردن ترافیک ها وجود دارد که CoS یا Class of Service و DSCP یا Differentiated Services Code Point دو نمونه از این روش ها میباشند. CoS ترافیک ها را در لایه 2 شناسایی میکند اما DSCP جریان ترافیک ها را در لایه 3 شناسایی میکند. سرویس های مختلف به طور متفاوتی شناسایی میشوند که این به تجهیزات شبکه اجازه میدهد تا داده ها را در گروه های جداگانه و مختلف دسته بندی کند. بعد از اینکه داده ها را در گروه های جداگانه دسته بندی کردیم حال میتوانیم از آن اطلاعات برای قرار دادن Policy یا سیاست روی آن گروه ها به منظور اولویت گذاری داده هایی اهمیت شان از دیگر سرویس ها بیشتر است، استفاده کنیم. به این کار Queuing نیز میگوییم. به عنوان مثال اگر ترافیک Voice یا صوت به عنوان ترافیکی که از دیگر ترافیک ها اولویتش بالاتر است علامت گذاری یا Mark شده باشد و Policy ای روی آن تعریف شود که از بیشترین پهنای باند لینک شبکه بتواند استفاده کند، دستگاه هایی نظیر سوئیچ ها و روتر ها بسته یا فریم های صوتی را برای انتقال در شبکه در اول صف یا Queue قرار میدهد تا بلافاصله یا بلادرنگ در شبکه ارسال شوند. اما اگر برای مثال ترافیک متنی مثل ترافیک وب که از پروتکل TCP برای انتقال بسته های خود استفاده میکند به عنوان ترافیکی با اولویت پایین در انتقال در شبکه علامت گذاری شده باشد هنگام انتقال در شبکه در صف یا Queue قرار میگیرند تا بعد از اینکه ترافیک های با اولویت بالا ( نظیر ترافیک های صوتی و ویدئویی ) در شبکه ارسال شدند، در شبکه ارسال شوند.
نویسنده : امیرحسین کریم پور
