Limitarea lățimii de bandă cu QoS. Cum să utilizați QoS pentru a asigura calitatea accesului la Internet Unde este programatorul de pachete qos

În prima parte a acestei serii, am acoperit ce face QoS și pentru ce este folosit. În această parte voi continua conversația explicând cum funcționează QoS. Pe măsură ce citiți acest articol, vă rugăm să rețineți că informațiile prezentate aici se bazează pe aplicația QoS Windows Server 2003, care este diferită de aplicația QoS din Windows 2000 Server.

API de gestionare a traficului

Una dintre principalele probleme legate de prioritizarea traficului de rețea este că nu puteți prioritiza traficul în funcție de computerul care îl generează. Este obișnuit ca un singur computer să utilizeze mai multe aplicații și să creeze un flux de trafic separat pentru fiecare aplicație (și sistem de operare). Când se întâmplă acest lucru, fiecare flux de trafic trebuie să aibă prioritate individual. La urma urmei, o aplicație poate avea nevoie de lățime de bandă de rezervă, în timp ce cea mai bună livrare este ideală pentru o altă aplicație.

Aici intră în joc API-ul de control al traficului (Interfața de programare a controlului traficului). API-ul de control al traficului este o interfață de programare a aplicației care vă permite să aplicați parametrii QoS pachetelor individuale. API-ul de control al traficului funcționează prin definirea fluxurilor de trafic individuale și aplicarea diferitelor metode de control QoS acelor fluxuri.

Primul lucru pe care îl face API-ul de control al traficului este să creeze ceea ce este cunoscut sub numele de filterspec. Filterspec este în esență un filtru care definește ce înseamnă ca un pachet să aparțină unui anumit flux. Unele dintre atributele utilizate de filterspec includ adresa IP sursă și destinație a pachetului și numărul portului.

Odată ce filterspec a fost definită, API-ul vă permite să creați flowspec. Flowspec definește parametrii QoS care vor fi aplicați secvenței de pachete. Unii dintre parametrii definiți de flowspec includ rata de transfer (rata de transfer acceptabilă) și tipul de serviciu.

Al treilea concept definit de API-ul de control al traficului este conceptul de flux. Un flux este o secvență simplă de pachete care sunt supuse aceleiași specificații de flux. În termeni simpli, filterspec definește pachetele care vor fi incluse în flowspec. Flowspec determină dacă pachetele vor fi procesate cu priorități mai mari, iar fluxul este transferul efectiv al pachetelor care sunt procesate de flowspec. Toate pachetele din flux sunt procesate în mod egal.

De menționat că unul dintre avantajele API-ului de control al traficului față de API-ul QoS generic utilizat în Windows 2000 este capacitatea de a utiliza agregarea (agregarea). Dacă un nod are mai multe aplicații care transmit mai multe fluxuri de date către o destinație comună, atunci aceste pachete pot fi combinate într-un flux comun. Acest lucru este adevărat chiar dacă aplicațiile folosesc numere de porturi diferite, cu condiția ca adresele IP sursă și destinație să fie aceleași.

Clasificator generic de pachete

În secțiunea anterioară, am discutat relația dintre flowspec, filterspec și flow. Cu toate acestea, este important să ne amintim că API-ul de control al traficului este pur și simplu o interfață de programare a aplicațiilor. Ca atare, sarcina sa este să definească și să prioritizeze fluxurile de trafic, nu să creeze acele fluxuri.

Clasificatorul generic de pachete este responsabil pentru crearea fluxurilor. După cum vă amintiți din secțiunea anterioară, unul dintre atributele care a fost definit în flowspec a fost tipul de serviciu. Tipul de serviciu determină în esență prioritatea firului de execuție. Clasificatorul generic de pachete este responsabil pentru determinarea tipului de serviciu care a fost alocat fluxului, după care pune în coadă pachetele asociate în funcție de tipul de serviciu. Fiecare fir este plasat într-o coadă separată.

Programator de pachete QoS

A treia componentă QoS de care trebuie să fii conștient este planificatorul de pachete QoS. Mai simplu spus, sarcina principală a unui planificator de pachete QoS este modelarea traficului. Pentru a face acest lucru, planificatorul de pachete primește pachete din diferite cozi, apoi marchează aceste pachete cu priorități și debit.

După cum am discutat în prima parte a acestei serii de articole, pentru ca QoS să funcționeze corect, diferitele componente situate între sursa pachetelor și destinația lor trebuie să suporte (adică să fie conștienți de) QoS. În timp ce aceste dispozitive trebuie să știe cum să se ocupe de QoS, ele trebuie să știe și cum să gestioneze traficul normal fără priorități. Pentru a face acest lucru posibil, QoS folosește o tehnologie numită etichetare.

De fapt, aici există două tipuri de marcaje. QoS Packet Scheduler utilizează etichetarea Diffserv, care este recunoscută de dispozitivele Layer 3, și etichetarea 802.1p, care este recunoscută de dispozitivele Layer 2.

Configurarea QoS Packet Scheduler

Înainte să vă arăt cum funcționează etichetarea, trebuie remarcat că va trebui să configurați programatorul de pachete QoS pentru ca aceasta să funcționeze. În Windows Server 2003, QoS Packet Scheduler este o componentă opțională de rețea, la fel ca Clientul pentru rețele Microsoft sau protocolul TCP/IP. Pentru a activa QoS Packet Scheduler, deschideți pagina de proprietăți a conexiunii de rețea a serverului dvs. și bifați caseta de lângă QoS Packet Scheduler, așa cum se arată în Figura A. Dacă QoS Packet Scheduler nu este listat, faceți clic pe butonul Instalare și urmați instrucțiunile.

Figura A: QoS Packet Scheduler trebuie să fie activat înainte de a putea utiliza QoS

Un alt lucru pe care trebuie să-l știți despre QoS Packet Scheduler este că adaptorul dvs. de rețea trebuie să accepte etichetarea 802.1p pentru ca acesta să funcționeze corect. Pentru a testa adaptorul, faceți clic pe butonul Configurare, Figura A, iar Windows va afișa proprietățile adaptorului de rețea. Dacă te uiți la fila Avansat de pe pagina de proprietate, vei vedea diferitele proprietăți pe care le acceptă adaptorul tău de rețea.

Dacă vă uitați la Figura B, puteți vedea că Etichetarea VLAN 802.1Q / 1P este una dintre proprietățile enumerate. De asemenea, puteți vedea că această proprietate este dezactivată implicit. Pentru a activa etichetarea 802.1p, pur și simplu activați această proprietate și faceți clic pe OK.

Figura B: Trebuie să activați etichetarea VLAN 802.1Q / 1P

Este posibil să fi observat în Figura B că caracteristica pe care ați activat-o este etichetarea VLAN, nu etichetarea pachetelor. Acest lucru se datorează faptului că marcatorii de prioritate sunt incluși în etichetele VLAN. Standardul 802.1Q definește VLAN-urile și etichetele VLAN. Acest standard rezervă de fapt trei biți în pachetul VLAN, care sunt utilizați pentru a scrie codul de prioritate. Din păcate, standardul 802.1Q nu specifică niciodată care ar trebui să fie aceste coduri de prioritate.

Standardul 802.1P a fost creat pentru a completa 802.1Q. 802.1P definește etichetarea de prioritate care poate fi inclusă într-o etichetă VLAN. Vă voi spune cum funcționează aceste două standarde în partea a treia.

Concluzie

În acest articol, am discutat câteva dintre conceptele de bază din arhitectura QoS a Windows Server 2003. În partea 3, voi intra în mai multe detalii despre modul în care QoS Packet Scheduler marchează pachetele. Voi discuta, de asemenea, cum funcționează QoS într-un mediu de rețea cu lățime de bandă redusă.

În acest articol, vom arunca o privire la modul de configurare a lățimii de bandă rezervate în Windows 10. În mod implicit, Windows rezervă 20% din lățimea de bandă totală a Internetului.

Da, da, sistemul de operare Windows 10 rezervă un anumit procent din lățimea de bandă a conexiunii la internet pentru calitatea serviciului (QoS).

Potrivit Microsoft:

QoS poate include operațiuni critice ale sistemului, cum ar fi actualizarea sistemului Windows, gestionarea stării de licență etc. Conceptul de lățime de bandă rezervată se aplică tuturor programelor care rulează pe sistem. De obicei, programatorul de pachete va limita sistemul la 80% din lățimea de bandă de conectivitate. Aceasta înseamnă că Windows rezervă 20% din lățimea de bandă de internet exclusiv pentru QoS.

În cazul în care doriți să obțineți acel procent din lățimea de bandă rezervată, acest articol este pentru dvs. Mai jos sunt două moduri de a configura lățimea de bandă rezervată în sistemul de operare Windows 10.

NOTĂ: Dacă dezactivați toată lățimea de bandă rezervată pentru sistemul dvs., adică setați-o la 0%, acest lucru va afecta acțiunile sistemului de operare, în special actualizările automate.

Refuzarea răspunderii: pașii suplimentari vor include editarea registrului. Erorile la editarea registrului vă pot afecta negativ sistemul. Prin urmare, aveți grijă când editați intrările din registry și creați mai întâi un punct de restaurare a sistemului.

Pasul 1: Deschideți Registry Editor(dacă nu sunteți familiarizat cu Editorul Registrului faceți clic).

Pasul 2:În panoul din stânga al ferestrei Editor de registru, navigați la următoarea secțiune:

HKEY_LOCAL_MACHINE \ SOFTWARE \ Politici \ Microsoft \ Windows \ Psched

Notă: Dacă secțiunea și parametrul " NonBestEffortLimit„Nu exista doar creează-le.

Pasul 3: Acum, în panoul din dreapta al cheii de registry "Psched" găsiți parametrul DWORD (32 de biți) numit NonBestEffortLimit... Faceți dublu clic pe el pentru a-i schimba valorile:

Implicit, parametrul este setat la 50 în hexazecimal sau 80 în notație zecimală.

Pasul 4: Selectați sistemul zecimal și setați valoarea egală cu procentul din lățimea de bandă rezervată necesară.

De exemplu dacă setați valoarea să fie 0 , lățimea de bandă rezervată pentru sistemul dvs. de operare Windows va fi complet dezactivată, adică egală cu 0%. Faceți clic pe butonul "O.K"și închideți Editorul Registrului.

Pasul 5: Reporniți computerul pentru ca modificările să intre în vigoare.

Dacă doriți să configurați sau să limitați lățimea de bandă rezervată pe mai multe computere din organizația / locul de muncă, puteți implementa setarea corespunzătoare în GPO.

Pasul 1: Deschideți Editorul de politici de grup local

Pasul 2: Accesați secțiunea: Configurare computer → Șabloane administrative → Rețea → Programator pachet Qos

Pasul 3:În fereastra din dreapta, faceți dublu clic pe politică.

În mod implicit, această politică nu este setată și sistemul își rezervă 20% lățimea de bandă a conexiunii la Internet. Trebuie să îl activați, să setați parametrul „Limitați lățimea de bandă rezervată” sens "Inclus".

Nu există nicio persoană care să nu fi citit măcar o dată nicio întrebare frecventă pe Windows XP. Și dacă da, atunci toată lumea știe că există o calitate atât de dăunătoare a serviciului - pe scurt, QoS. La configurarea sistemului, este foarte recomandat să îl dezactivați, deoarece limitează lățimea de bandă a rețelei la 20% în mod implicit și ca și cum această problemă ar exista și în Windows 2000.

Acestea sunt liniile:

Î: Cum să dezactivați complet serviciul QoS (Calitatea Serviciului)? Cum îl configurez? Este adevărat că limitează viteza rețelei?
R: Într-adevăr, în mod implicit, Quality of Service rezervă 20% din lățimea de bandă a canalului pentru nevoile sale (orice - chiar și un modem pentru 14400, chiar și un gigabit Ethernet). Mai mult, chiar dacă eliminați serviciul QoS Packet Scheduler din conexiunea Proprietăți, acest canal nu este eliberat. Puteți elibera canalul sau pur și simplu puteți configura QoS aici. Lansați aplicația Politica de grup (gpedit.msc). În Politica de grup, găsiți Politica computerului local și faceți clic pe Șabloane administrative. Selectați elementul Network - QoS Packet Sheduler. Activați Limitați lățimea de bandă rezervabilă. Acum reducem limita lățimii de bandă cu 20% la 0% sau pur și simplu o dezactivăm. Dacă doriți, puteți configura și alți parametri QoS aici. Pentru a activa modificările efectuate, nu mai rămâne decât să reporniți.

20% este, desigur, mult. Într-adevăr, Microsoft este Mazdai. Declarațiile de acest fel rătăcesc de la Întrebări frecvente la Întrebări frecvente, de la forum la forum, de la media la media, sunt folosite în tot felul de „ajustări” - programe pentru „ajustarea” Windows XP (apropo, deschideți „Politici de grup” și „Local Politici de securitate”, și nicio „ajustare” nu le poate egala în multitudinea de opțiuni de personalizare). Este necesar să fim atenți să expunem acuzații neîntemeiate de acest fel, ceea ce vom face acum folosind o abordare sistematică. Adică, vom studia temeinic problematica, bazându-ne pe surse primare oficiale.

Ce este o rețea de servicii de calitate?

Să adoptăm următoarea definiție simplificată a unui sistem în rețea. Aplicațiile rulează și rulează pe gazde și comunică între ele. Aplicațiile trimit date către sistemul de operare pentru a le transmite prin rețea. Odată ce datele sunt transferate în sistemul de operare, acestea devin trafic de rețea.

Network QoS se bazează pe capacitatea rețelei de a procesa acest trafic pentru a se asigura că solicitările unor aplicații sunt îndeplinite. Acest lucru necesită un mecanism fundamental pentru gestionarea traficului de rețea care este capabil să identifice traficul care este eligibil și să controleze gestionarea specifică.

Funcționalitatea QoS este concepută pentru a satisface doi actori de rețea: aplicațiile de rețea și administratorii de rețea. Au adesea dezacorduri. Administratorul de rețea limitează resursele utilizate de o anumită aplicație, în timp ce aplicația încearcă să preia cât mai multe resurse de rețea. Interesele acestora pot fi împăcate, ținând cont de faptul că administratorul de rețea joacă un rol de lider în raport cu toate aplicațiile și utilizatorii.

Parametrii de bază QoS

Aplicațiile diferite au cerințe diferite pentru gestionarea traficului lor de rețea. Aplicațiile sunt mai mult sau mai puțin tolerante la latență și pierderea traficului. Aceste cerințe și-au găsit aplicație în următorii parametri legați de QoS:

• Lățime de bandă - Rata la care traficul generat de aplicație trebuie trimis prin rețea.
• Latență (latency) - întârzierea pe care aplicația o poate tolera în livrarea pachetului de date;
• Jitter - modificați timpul de întârziere;
• Pierdere - procentul de date pierdute.

Dacă ar fi disponibile resurse infinite de rețea, atunci tot traficul aplicației ar putea fi transmis la rata necesară, cu latență zero, variație de latență zero și pierdere zero. Cu toate acestea, resursele de rețea nu sunt nelimitate.

Mecanismul QoS controlează alocarea resurselor de rețea pentru traficul aplicației pentru a îndeplini cerințele sale de transmisie.

Resurse QoS fundamentale și mecanisme de gestionare a traficului

Rețelele care conectează gazde folosesc o varietate de dispozitive de rețea, inclusiv adaptoare de rețea gazdă, routere, comutatoare și hub-uri. Fiecare dintre ele are interfețe de rețea. Fiecare interfață de rețea poate primi și transmite trafic la o rată finită. Dacă rata la care traficul este direcționat către o interfață este mai mare decât rata la care interfața redirecționează traficul, apare congestie.

Dispozitivele de rețea pot gestiona starea de congestie prin plasarea în coadă a traficului în memoria dispozitivului (într-un buffer) până la terminarea congestiei. În alte cazuri, echipamentele de rețea pot reduce traficul pentru a reduce congestia. Ca urmare, aplicațiile se confruntă cu o schimbare a latenței (pe măsură ce traficul este stocat în cozi pe interfețe) sau cu o pierdere de trafic.

Capacitatea interfețelor de rețea de a redirecționa traficul și disponibilitatea memoriei pentru a stoca traficul pe dispozitivele de rețea (până când traficul poate fi trimis în continuare) constituie resursele fundamentale necesare pentru a furniza QoS pentru fluxurile de trafic ale aplicațiilor.

Alocarea resurselor QoS dispozitivelor de rețea

Dispozitivele care acceptă QoS folosesc resursele de rețea în mod inteligent pentru a transporta trafic. Adică, traficul aplicațiilor care sunt mai tolerante la latențe este pus în coadă (stocat într-un buffer în memorie), iar traficul aplicațiilor care sunt critice pentru latență este transmis.

Pentru a îndeplini această sarcină, un dispozitiv de rețea trebuie să identifice traficul prin clasificarea pachetelor și trebuie să aibă cozi și mecanisme pentru a le servi.

Motor de procesare a traficului

Mecanismul de procesare a traficului include:

• 802,1p;
• Comportamente diferențiate per-hop (diffserv PHB);
• Servicii integrate (intserv);
• ATM, etc.

Majoritatea rețelelor locale se bazează pe tehnologia IEEE 802, inclusiv Ethernet, token-ring etc. 802.1p este un mecanism de procesare a traficului pentru a sprijini QoS în astfel de rețele.

802.1p definește un câmp (nivelul 2 în modelul de rețea OSI) într-un antet de pachet 802 care poate transporta una dintre cele opt valori de prioritate. De obicei, gazdele sau routerele, atunci când trimit trafic către rețeaua locală, marchează fiecare pachet trimis, atribuindu-i o anumită valoare de prioritate. Dispozitivele de rețea, cum ar fi comutatoarele, podurile și hub-urile sunt de așteptat să gestioneze pachetele în mod corespunzător folosind mecanisme de așteptare. 802.1p este limitat la o rețea locală (LAN). De îndată ce pachetul traversează LAN (prin OSI Layer 3), prioritatea 802.1p este eliminată.

Diffserv este un mecanism de Layer 3. Acesta definește un câmp în Layer 3 al antetului pachetelor IP numit diffserv codepoint (DSCP).

Intserv este o întreagă gamă de servicii care definesc un serviciu garantat și un serviciu care gestionează descărcările. Serviciul garantat promite să transporte o anumită cantitate de trafic cu o latență măsurabilă și limitată. Serviciul care gestionează încărcătura este de acord să transporte o anumită cantitate de trafic cu „congestionare ușoară a rețelei”. Acestea sunt servicii măsurabile în sensul că sunt definite pentru a oferi QoS măsurabil unei anumite cantități de trafic.

Deoarece tehnologia ATM fragmentează pachetele în celule relativ mici, poate oferi o latență foarte scăzută. Dacă trebuie să trimiteți urgent un pachet, interfața ATM poate fi întotdeauna liberă pentru transmisie pentru timpul necesar pentru a transmite o celulă.

QoS are multe mecanisme mai complexe care fac ca această tehnologie să funcționeze. Să remarcăm doar un punct important: pentru ca QoS să funcționeze, este necesar să sprijinim această tehnologie și o configurație adecvată pe toată durata transmisiei de la punctul de început până la punctul final.

Una dintre cele mai populare domenii în rețelele de astăzi este amestecarea vocii și video prin rețelele tradiționale de date. Una dintre problemele cu acest tip de informații este că pentru ca acestea să funcționeze corect, pachetele de date video și audio trebuie să fie transmise destinatarului rapid și fiabil, fără întreruperi sau întârzieri excesive. Totuși, în același timp, acest tip de trafic nu ar trebui să împiedice transmiterea unor pachete de date mai tradiționale.

O posibilă soluție la această problemă este QoS. QoS, sau calitatea serviciului, este o tehnologie pentru prioritizarea pachetelor de date. QoS vă permite să transmiteți pachete sensibile la timp cu o prioritate mai mare decât alte pachete.

QoS este un standard industrial, nu un standard Microsoft. Cu toate acestea, Microsoft a introdus pentru prima dată acest standard QoS în Windows 2000. Versiunea Microsoft de QoS a evoluat destul de mult de atunci, dar încă îndeplinește standardele din industrie.

În Windows XP Professional, QoS acționează în primul rând ca un mecanism de rezervare a lățimii de bandă. Când QoS este activat, aplicației i se permite să rezerve până la 20% din lățimea de bandă totală a rețelei furnizată de NIC-ul fiecărei mașini. Cu toate acestea, cantitatea de lățime de bandă a rețelei pe care o rezervă aplicația este configurabilă. Vă voi arăta cum să modificați cantitatea de lățime de bandă rezervată în partea 3.

Pentru a vedea cum este utilizată lățimea de bandă de rezervă, să presupunem că aveți o aplicație de videoconferință care necesită lățime de bandă prioritizată pentru a funcționa corect. Presupunând că QoS este activat pentru această aplicație, putem spune că rezervă 20% din lățimea de bandă totală a mașinii, lăsând 80% din lățimea de bandă pentru restul traficului de rețea.

Toate aplicațiile, cu excepția aplicațiilor de videoconferință, folosesc o tehnologie numită livrarea cel mai bun efort. Aceasta înseamnă că pachetele sunt trimise cu aceeași prioritate primul livrat, primul servit. Pe de altă parte, traficul aplicației de videoconferință va avea întotdeauna prioritate față de alt trafic, dar aplicației nu i se va permite niciodată să consume mai mult de 20% din toată lățimea de bandă.

Cu toate acestea, doar pentru că Windows XP rezervă o parte din lățimea de bandă pentru traficul prioritar nu înseamnă că aplicațiile cu prioritate normală nu vor putea folosi lățimea de bandă de rezervă. Deși aplicațiile de videoconferință profită de lățimea de bandă rezervată cu prioritate mai mare, șansele ca astfel de aplicații să fie utilizate în mod constant sunt foarte mici. În acest caz, Windows permite altor aplicații să utilizeze lățimea de bandă de rezervă și non-rezervă pentru cea mai bună livrare posibilă, atâta timp cât aplicațiile pentru care este rezervată o parte din lățimea de bandă a rețelei nu sunt utilizate.

De îndată ce pornește aplicația de videoconferință, Windows începe să impună rezervarea. Chiar și așa, rezervarea nu este absolută. Să presupunem că Windows a rezervat 20% din lățimea de bandă a rețelei pentru o aplicație de videoconferință, dar această aplicație nu are nevoie de toate 20%. În aceste cazuri, Windows permite altor aplicații să utilizeze lățimea de bandă rămasă, dar va monitoriza continuu nevoile aplicației cu prioritate mai mare. În cazul în care aplicația are nevoie de mai multă lățime de bandă, lățimea de bandă îi va fi alocată până la o valoare maximă de 20%.

După cum am spus, QoS este un standard industrial, nu o tehnologie Microsoft. Ca atare, QoS este folosit de Windows, dar Windows nu poate face treaba singur. Pentru ca QoS să funcționeze, fiecare echipament dintre emițător și receptor trebuie să accepte QoS. Aceasta înseamnă că adaptoarele de rețea, comutatoarele, routerele și toate celelalte dispozitive utilizate trebuie să cunoască despre QoS, precum și despre sistemele de operare ale destinatarului și expeditorului.

Dacă sunteți curios, atunci nu trebuie să instalați o infrastructură de rețea exotică nebună pentru a utiliza QoS. Modul de transfer asincron (ATM) este o tehnologie de rețea excelentă pentru utilizarea QoS, deoarece este o tehnologie orientată spre conexiune, totuși puteți utiliza QoS cu alte tehnologii precum Frame Relay, Ethernet și chiar Wi-FI (802.11 x).

Motivul pentru care ATM-ul este o alegere atât de ideală pentru QoS este că este capabil să implementeze rezervarea lățimii de bandă și alocarea de resurse la nivel hardware. Acest tip de distribuție depășește capacitățile Ethernet și tehnologiile similare de rețea. Acest lucru nu înseamnă că QoS nu poate fi utilizat. Înseamnă doar că QoS trebuie aplicat diferit decât într-un mediu ATM.

Într-un mediu ATM, resursele sunt alocate imediat, la nivel de dispozitiv fizic. Întrucât Ethernet și alte tehnologii similare nu pot aloca resurse în acest fel, tehnologiile de acest tip se bazează mai degrabă pe prioritizare decât pe alocarea reală a resurselor. Aceasta înseamnă că rezervele de lățime de bandă apar la nivelul superior al modelului OSI. Odată ce lățimea de bandă a fost rezervată, pachetele cu prioritate mai mare sunt trimise mai întâi.

Un punct de luat în considerare dacă veți aplica QoS prin Ethernet, Wi-Fi sau alte tehnologii similare este faptul că astfel de tehnologii sunt neconectate. Aceasta înseamnă că nu există nicio modalitate prin care expeditorul să verifice starea receptorului sau starea rețelei dintre emițător și receptor. Aceasta, la rândul său, înseamnă că expeditorul poate garanta că pachetele cu priorități mai mari vor fi trimise mai întâi, dar nu poate garanta că aceste pachete vor fi livrate într-un anumit interval de timp. Pe de altă parte, QoS este capabil să ofere acest tip de asigurare în rețelele ATM, deoarece ATM este o tehnologie orientată spre conexiune.

Windows 2000 vs. Windows Server 2003

Mai devreme am vorbit despre cum Microsoft a introdus pentru prima dată QoS în Windows 2000 și că această aplicație a QoS a evoluat semnificativ de atunci. Prin urmare, vreau să vorbesc puțin despre diferențele dintre QoS în Windows 2000 și în Windows XP și Windows Server 2003 (în care acest standard este folosit cam la fel).

În Windows 2000, QoS se baza pe arhitectura Intserv, care nu este acceptată în Windows XP sau Windows Server 2003. Motivul pentru care Microsoft a ales să nu folosească o astfel de arhitectură a fost că API-ul de bază era dificil de utilizat și arhitectura avea probleme. scară.

Unele organizații folosesc încă Windows 2000, așa că am decis să vă ofer câteva informații despre cum funcționează arhitectura Windows 2000 QoS. Windows 2000 folosește un protocol numit RSVP pentru a rezerva resurse de lățime de bandă. Când este solicitată lățimea de bandă, Windows trebuie să determine când pot fi trimise pachetele. Pentru a face acest lucru, Windows 2000 folosește un protocol de semnalizare numit SBM (Sunbelt Bandwidth manager) pentru a spune expeditorului că este gata să primească pachete. Serviciul de control al admiterii (ACS) verifică dacă lățimea de bandă efectivă este disponibilă și apoi acordă sau respinge cererea de lățime de bandă.

API de gestionare a traficului

Una dintre principalele probleme legate de prioritizarea traficului de rețea este că nu puteți prioritiza traficul în funcție de computerul care îl generează. Este obișnuit ca un singur computer să utilizeze mai multe aplicații și să creeze un flux de trafic separat pentru fiecare aplicație (și sistem de operare). Când se întâmplă acest lucru, fiecare flux de trafic trebuie să aibă prioritate individual. La urma urmei, o aplicație poate avea nevoie de lățime de bandă de rezervă, în timp ce cea mai bună livrare este ideală pentru o altă aplicație.

Aici intră în joc API-ul de control al traficului (Interfața de programare a controlului traficului). API-ul de control al traficului este o interfață de programare a aplicației care vă permite să aplicați parametrii QoS pachetelor individuale. API-ul de control al traficului funcționează prin definirea fluxurilor de trafic individuale și aplicarea diferitelor metode de control QoS acelor fluxuri.

Primul lucru pe care îl face API-ul de control al traficului este să creeze ceea ce este cunoscut sub numele de filterspec. Filterspec este în esență un filtru care definește ce înseamnă ca un pachet să aparțină unui anumit flux. Unele dintre atributele utilizate de filterspec includ adresa IP sursă și destinație a pachetului și numărul portului.

Odată ce filterspec a fost definită, API-ul vă permite să creați flowspec. Flowspec definește parametrii QoS care vor fi aplicați secvenței de pachete. Unii dintre parametrii definiți de flowspec includ rata de transfer (rata de transfer acceptabilă) și tipul de serviciu.

Al treilea concept definit de API-ul de control al traficului este conceptul de flux. Un flux este o secvență simplă de pachete care sunt supuse aceleiași specificații de flux. În termeni simpli, filterspec definește pachetele care vor fi incluse în flowspec. Flowspec determină dacă pachetele vor fi procesate cu priorități mai mari, iar fluxul este transferul efectiv al pachetelor care sunt procesate de flowspec. Toate pachetele din flux sunt procesate în mod egal.

De menționat că unul dintre avantajele API-ului de control al traficului față de API-ul QoS generic utilizat în Windows 2000 este capacitatea de a utiliza agregarea (agregarea). Dacă un nod are mai multe aplicații care transmit mai multe fluxuri de date către o destinație comună, atunci aceste pachete pot fi combinate într-un flux comun. Acest lucru este adevărat chiar dacă aplicațiile folosesc numere de porturi diferite, cu condiția ca adresele IP sursă și destinație să fie aceleași.

Clasificator generic de pachete

În secțiunea anterioară, am discutat relația dintre flowspec, filterspec și flow. Cu toate acestea, este important să ne amintim că API-ul de control al traficului este pur și simplu o interfață de programare a aplicațiilor. Ca atare, sarcina sa este să definească și să prioritizeze fluxurile de trafic, nu să creeze acele fluxuri.

Clasificatorul generic de pachete este responsabil pentru crearea fluxurilor. După cum vă amintiți din secțiunea anterioară, unul dintre atributele care a fost definit în flowspec a fost tipul de serviciu. Tipul de serviciu determină în esență prioritatea firului de execuție. Clasificatorul generic de pachete este responsabil pentru determinarea tipului de serviciu care a fost alocat fluxului, după care pune în coadă pachetele asociate în funcție de tipul de serviciu. Fiecare fir este plasat într-o coadă separată.

Programator de pachete QoS

A treia componentă QoS de care trebuie să fii conștient este planificatorul de pachete QoS. Mai simplu spus, sarcina principală a unui planificator de pachete QoS este modelarea traficului. Pentru a face acest lucru, planificatorul de pachete primește pachete din diferite cozi, apoi marchează aceste pachete cu priorități și debit.

După cum am discutat în prima parte a acestei serii de articole, pentru ca QoS să funcționeze corect, diferitele componente situate între sursa pachetelor și destinația lor trebuie să suporte (adică să fie conștienți de) QoS. În timp ce aceste dispozitive trebuie să știe cum să se ocupe de QoS, ele trebuie să știe și cum să gestioneze traficul normal fără priorități. Pentru a face acest lucru posibil, QoS folosește o tehnologie numită etichetare.

De fapt, aici există două tipuri de marcaje. QoS Packet Scheduler utilizează etichetarea Diffserv, care este recunoscută de dispozitivele Layer 3, și etichetarea 802.1p, care este recunoscută de dispozitivele Layer 2.

Configurarea QoS Packet Scheduler

Înainte să vă arăt cum funcționează etichetarea, trebuie remarcat că va trebui să configurați programatorul de pachete QoS pentru ca aceasta să funcționeze. În Windows Server 2003, QoS Packet Scheduler este o componentă opțională de rețea, la fel ca Clientul pentru rețele Microsoft sau protocolul TCP/IP. Pentru a activa QoS Packet Scheduler, deschideți pagina de proprietăți a conexiunii de rețea a serverului dvs. și bifați caseta de lângă QoS Packet Scheduler, așa cum se arată în Figura A. Dacă QoS Packet Scheduler nu este listat, faceți clic pe butonul Instalare și urmați instrucțiunile.

Figura A: QoS Packet Scheduler trebuie să fie activat înainte de a putea utiliza QoS

Un alt lucru pe care trebuie să-l știți despre QoS Packet Scheduler este că adaptorul dvs. de rețea trebuie să accepte etichetarea 802.1p pentru ca acesta să funcționeze corect. Pentru a testa adaptorul, faceți clic pe butonul Configurare, Figura A, iar Windows va afișa proprietățile adaptorului de rețea. Dacă te uiți la fila Avansat de pe pagina de proprietate, vei vedea diferitele proprietăți pe care le acceptă adaptorul tău de rețea.

Dacă vă uitați la Figura B, puteți vedea că Etichetarea VLAN 802.1Q / 1P este una dintre proprietățile enumerate. De asemenea, puteți vedea că această proprietate este dezactivată implicit. Pentru a activa etichetarea 802.1p, pur și simplu activați această proprietate și faceți clic pe OK.

Figura B: Trebuie să activați etichetarea VLAN 802.1Q / 1P

Este posibil să fi observat în Figura B că caracteristica pe care ați activat-o este etichetarea VLAN, nu etichetarea pachetelor. Acest lucru se datorează faptului că marcatorii de prioritate sunt incluși în etichetele VLAN. Standardul 802.1Q definește VLAN-urile și etichetele VLAN. Acest standard rezervă de fapt trei biți în pachetul VLAN, care sunt utilizați pentru a scrie codul de prioritate. Din păcate, standardul 802.1Q nu specifică niciodată care ar trebui să fie aceste coduri de prioritate.

Standardul 802.1P a fost creat pentru a completa 802.1Q. 802.1P definește etichetarea de prioritate care poate fi inclusă într-o etichetă VLAN.

semnal 802.1P

După cum am spus în partea anterioară, semnalizarea 802.1p este efectuată la al doilea strat al modelului OSI. Acest strat este utilizat de dispozitive fizice, cum ar fi comutatoarele. Dispozitivele de nivel 2 care acceptă 802.1p pot vizualiza marcajele de prioritate care sunt atribuite pachetelor și apoi pot grupa acele pachete în clase de trafic separate.

În rețelele Ethernet, marcarea priorității este inclusă în etichetele VLAN. VLAN-urile și etichetele VLAN sunt definite de standardul 802.1Q, care definește un câmp de prioritate de trei biți, dar nu definește cu adevărat cum ar trebui utilizat acest câmp de prioritate. Aici intervine standardul 802.1P.

802.1P definește diferite clase de prioritate care pot fi utilizate împreună cu standardul 802.1Q. În cele din urmă, 802.1Q lasă la latitudinea administratorului să aleagă marcarea priorității, așa că din punct de vedere tehnic nu trebuie să urmați instrucțiunile 802.1P, dar 802.1P pare să fie cel pe care îl alege toată lumea.

În timp ce ideea de a folosi standardele 802.1P pentru a oferi marcarea Layer 2 sună probabil ca o teorie pură, poate fi definită folosind setările politicii de grup. Standardul 802.1P oferă opt clase de prioritate diferite (de la 0 la 7). Pachetele cu prioritate mai mare sunt procesate de QoS cu prioritate de livrare mai mare.

În mod implicit, Microsoft atribuie următoarele marcaje de prioritate:

Dar, așa cum am menționat mai devreme, puteți modifica aceste priorități modificând diferite setări ale politicii de grup. Pentru a face acest lucru, deschideți editorul de politici de grup și navigați în arborele consolei la Configurația computerului \ Șabloane de administrare \ Rețele \ Programator pachet QoS \ Valoarea de prioritate de nivel al doilea. După cum puteți vedea în Figura A, există setări ale politicii de grup corespunzătoare fiecăreia dintre etichetele de prioritate pe care le-am enumerat mai sus. Puteți atribui propriile niveluri de marcare cu prioritate oricăruia dintre aceste tipuri de servicii. Rețineți, totuși, că aceste setări ale politicii de grup se aplică numai gazdelor care rulează Windows XP, 2003 sau Vista.

Figura A: Puteți utiliza Editorul de politici de grup pentru a personaliza marcarea priorității de nivel al doilea.

Servicii diferențiate

După cum am explicat în articolul anterior, QoS efectuează marcarea priorității la al doilea și al treilea strat al modelului OSI. Acest lucru asigură că prioritățile sunt luate în considerare pe tot parcursul procesului de livrare a pachetului. De exemplu, comutatoarele funcționează la al doilea strat al modelului OSI, dar routerele funcționează de obicei la al treilea strat. Astfel, dacă pachetele foloseau doar marcarea priorității 802.1p, comutatorul ar acorda prioritate acestor pachete, dar routerele de rețea ar ignora aceste priorități. Pentru a contracara acest lucru, QoS folosește protocolul Differentiated Services (Diffserv) pentru a prioritiza traficul pe al treilea strat al modelului OSI. Marcarea Diffserv este inclusă în anteturile IP ale pachetelor care utilizează TCP / IP.

Arhitectura utilizată de Diffserv a fost definită inițial de RFC 2475. Cu toate acestea, multe dintre specificațiile arhitecturii au fost rescrise în RFC 2474. RFC 2474 definește arhitectura Diffserv pentru IPv4 și IPv6.

Un punct interesant despre IPv4 în RFC 2474 este că, deși Diffserv a fost complet redefinit, este încă compatibil cu specificația originală RFC 2475. Aceasta înseamnă că routerele mai vechi care nu acceptă noile specificații pot recunoaște prioritățile atribuite.

Aplicația actuală Diffserv utilizează octeții tip pachet de tip de serviciu (TOS) pentru a stoca valoarea Diffserv (numită valoare DSCP). În cadrul acestui octet, primii șase biți dețin valoarea DSCP, iar ultimii doi biți sunt neutilizați. Motivul pentru care aceste marcaje sunt compatibile cu specificația RFC 2475 este că RFC 2475 a cerut primii trei biți din același octet să fie utilizați în informațiile despre secvența IP. Deși valorile DSCP au lungimea de șase biți, primii trei biți reflectă în continuare secvența IP.

Ca și în cazul etichetării 802.1p pe care am demonstrat-o mai devreme, puteți configura prioritățile Diffserv prin diferite setări ale politicii de grup. Înainte de a vă arăta cum, voi introduce prioritățile standard Diffserv utilizate în Windows:

Este posibil să fi observat că marcajele de prioritate Diffserv folosesc o gamă complet diferită de 802.1P. În loc să accepte un interval de la 0 la 7, Diffserv acceptă un interval de marcare cu prioritate de la 0 la 63, numerele mai mari având priorități mai mari.

După cum am spus mai devreme, Windows vă permite să definiți marcarea priorității Diffserv folosind setările politicii de grup. Rețineți, totuși, că unele routere mai avansate își vor atribui propriile valori Diffserv pachetelor, indiferent de ce atribuie Windows.

Având în vedere acest lucru, puteți configura Marcarea priorității Diffserv deschizând Editorul de politici de grup și navigând la Configurare computer \ Șabloane administrative \ Rețea \ Programator pachet QoS în arborele consolei.

Dacă vă uitați la Figura B, veți observa că există două file legate de DSCP în fila QoS Packet Scheduler. Una dintre aceste file vă permite să atribuiți marcarea priorității DSCP pentru pachetele care se potrivesc cu flowspec, iar cealaltă vă permite să setați marcarea priorității DSCP pentru pachetele neconforme. Parametrii efectivi în sine sunt similari pentru ambele file, așa cum se arată în Figura C.

Figura B: Windows gestionează marcajele de prioritate DSCP separat pentru pachetele care se potrivesc cu flowspec și pentru cele care nu.

Figura C: Puteți atribui manual marcarea priorității DSCP pentru diferite tipuri de servicii.

Setări diverse ale politicii de grup

Dacă vă uitați la Figura B, veți observa că există trei setări ale politicii de grup pe care nu le-am menționat. Am vrut să menționez pe scurt care sunt acești parametri și ce fac aceștia, pentru cei dintre voi care ar putea fi interesați.

Parametrul Limită pachete restante este în esență o valoare de prag de serviciu. Dacă numărul de pachete depășite atinge o anumită valoare, atunci QoS va refuza orice alocare suplimentară de lățime de bandă pentru adaptorul de rețea până când valoarea scade sub pragul maxim permis.

Parametrul Limitează lățimea de bandă rezervabilă controlează procentul din lățimea de bandă totală pe care o pot rezerva aplicațiile cu QoS. În mod implicit, aplicațiile cu QoS pot rezerva până la 80% din lățimea de bandă a rețelei. Desigur, orice parte din lățimea de bandă care este rezervată și care nu este utilizată în prezent de aplicațiile QoS poate fi utilizată de alte aplicații.

Parametrul Set Timer Resolution controlează unitățile minime de timp (în microsecunde) pe care programatorul de pachete QoS le va folosi pentru a programa pachetele. În esență, această setare controlează rata maximă la care pachetele pot fi puse în coadă pentru livrare.

QoS și modemuri

În această epocă a disponibilității aproape universale a tehnologiilor de bandă largă, pare ciudat să vorbim despre modemuri. Cu toate acestea, există încă multe întreprinderi mici și utilizatori casnici care folosesc modemurile ca mecanism de conectare la Internet. Recent, am văzut chiar și o mare corporație folosind modemuri pentru a comunica cu birourile satelit care sunt situate în locații îndepărtate, unde tehnologia de bandă largă nu este disponibilă.

Desigur, cea mai mare problemă cu utilizarea modemurilor este lățimea de bandă limitată pe care o au. O problemă mai puțin evidentă, dar la fel de importantă este că, în general, utilizatorii nu își schimbă comportamentul online atunci când folosesc conexiuni dial-up. Desigur, este posibil ca utilizatorii să nu simtă prea multă chef să descarce fișiere mari atunci când sunt conectați la Internet printr-un modem, dar restul comportamentului utilizatorului rămâne același ca și cum ar fi fost conectați printr-o conexiune în bandă largă.

De obicei, utilizatorii nu își fac prea multe griji în legătură cu menținerea Microsoft Outlook deschis tot timpul sau să navigheze în timp ce fișierele se descarcă în fundal. Unii utilizatori își păstrează, de asemenea, sistemul de mesagerie instantanee deschis în orice moment. Problema cu acest tip de comportament este că fiecare dintre aceste aplicații sau sarcini consumă o anumită lățime de bandă pe conexiunea ta la internet.

Pentru a vedea cum poate ajuta QoS, să aruncăm o privire la ceea ce se întâmplă în circumstanțe normale când QoS nu este utilizat. De obicei, prima aplicație care încearcă să acceseze internetul are cele mai multe drepturi de utilizare a conexiunii. Acest lucru nu înseamnă că alte aplicații nu pot folosi conexiunea, ci mai degrabă că Windows crede că alte aplicații nu vor folosi conexiunea.

Odată ce conexiunea este stabilită, Windows începe să ajusteze dinamic dimensiunea ferestrei de primire TCP. Dimensiunea ferestrei de primire TCP este cantitatea de date care poate fi trimisă înainte de a aștepta o confirmare că datele au fost primite. Cu cât fereastra de primire TCP este mai mare, cu atât mai mari sunt pachetele pe care expeditorul le poate transmite înainte de a aștepta o confirmare de livrare cu succes.

Dimensiunea ferestrei de recepție TCP trebuie reglată cu atenție. Dacă fereastra de primire a TCP este prea mică, eficiența va avea de suferit, deoarece TCP necesită confirmări foarte frecvente. Cu toate acestea, dacă fereastra de primire TCP este prea mare, atunci aparatul poate transmite prea multe date înainte de a ști că a existat o problemă în timpul transferului. Ca urmare, este necesară retransmiterea unei cantități mari de date, ceea ce afectează și eficiența.

Când o aplicație începe să utilizeze o conexiune la Internet prin linie telefonică, Windows ajustează dinamic dimensiunea ferestrei de primire TCP pe măsură ce trimite pachete. Scopul Windows aici este de a obține o stare stabilă în care dimensiunea ferestrei de recepție TCP este reglată optim.

Acum, să presupunem că utilizatorul deschide o a doua aplicație care necesită și o conexiune la internet. După ce face acest lucru, Windows inițiază algoritmul de pornire lentă TCP, care este algoritmul care este responsabil pentru ajustarea dimensiunii ferestrei de recepție TCP la valoarea optimă. Problema este că TCP este deja utilizat de o aplicație care a fost pornită mai devreme. Acest lucru afectează a doua aplicație în două moduri. În primul rând, a doua aplicație durează mult mai mult pentru a atinge dimensiunea optimă a ferestrei de recepție TCP. În al doilea rând, viteza de transmisie pentru a doua aplicație va fi întotdeauna mai mică decât viteza de transmisie pentru aplicația care rulează înainte.

Vestea bună este că puteți evita aceste probleme pe Windows XP și Windows Server 2003 pur și simplu rulând QOS Package Scheduler. După aceea, QOS Packet Scheduler va folosi automat o tehnologie numită Deficit Round Robin ori de câte ori Windows detectează o viteză mică a conexiunii.

Deficit Round Robin funcționează prin crearea dinamică a cozilor separate pentru fiecare aplicație care necesită acces la Internet. Windows servește aceste cozi într-un mod round robin, care îmbunătățește dramatic eficiența tuturor aplicațiilor care trebuie să acceseze Internetul. Dacă sunteți curios, Deficit Round Robin este disponibil și în Windows 2000 Server, dar nu se pornește automat.

Partajarea conexiunii la internet

În Windows XP și Windows Server 2003, QoS facilitează și partajarea conexiunii la Internet. După cum probabil știți, partajarea conexiunii la Internet este o modalitate simplificată de a crea un router bazat pe NAT. Calculatorul la care este conectată fizic conexiunea la Internet acționează ca router și server DHCP pentru alte computere din rețea, oferindu-le astfel acces la Internet prin această gazdă. Partajarea conexiunii la internet este de obicei utilizată numai în rețelele mici, peer-to-peer, care nu au infrastructură de domeniu. Rețelele mari folosesc de obicei routere fizice sau servicii de rutare și acces la distanță.

În secțiunea de mai sus, am explicat deja cum Windows ajustează dinamic dimensiunea ferestrei de primire TCP. Cu toate acestea, această setare dinamică poate cauza probleme la partajarea unei conexiuni la Internet. Motivul pentru aceasta este că conexiunile între computere dintr-o rețea locală sunt de obicei relativ rapide. De obicei, o astfel de conexiune constă dintr-o conexiune Ethernet de 100 Mb sau 802.11G. Deși aceste tipuri de conexiuni sunt departe de a fi cele mai rapide, ele sunt mult mai rapide decât majoritatea conexiunilor de internet disponibile în Statele Unite. Aici se află problema.

Computerul client trebuie să comunice prin Internet, dar nu poate face acest lucru direct. În schimb, folosește gazda de partajare a conexiunii la internet ca modul de acces. Când Windows calculează dimensiunea optimă a ferestrei de primire TCP, o face pe baza vitezei conexiunii dintre mașina locală și mașina de partajare a conexiunii la Internet. Diferența dintre cantitatea de date pe care mașina locală o poate primi de fapt de pe Internet și cantitatea pe care crede că o poate primi, în funcție de viteza gazdei de partajare a conexiunii la Internet, poate cauza probleme. Mai precis, diferența de viteză a conexiunii poate cauza situații în care datele sunt susținute într-o coadă conectată la o conexiune lentă.

Aici intervine QoS. Dacă instalați QOS Packet Scheduler pe un site de partajare a conexiunii la Internet, gazda de partajare a conexiunii la Internet va invalida dimensiunea ferestrei de primire TCP. Aceasta înseamnă că gazda de partajare a conexiunii la Internet va seta dimensiunea ferestrei de primire TCP pentru gazdele locale la aceeași dimensiune ca și dacă ar fi conectate direct la Internet. Aceasta rezolvă problemele cauzate de vitezele nepotrivite ale conexiunii la rețea.

Concluzie

În această serie de articole, am abordat QoS și cum poate fi utilizat pentru a modela fluxul de trafic prin diferite tipuri de conexiuni de rețea. După cum puteți vedea, QoS poate face rețeaua să funcționeze mult mai eficient, modelând traficul astfel încât să poată profita de cea mai ușoară congestie a rețelei și să asigure livrarea mai rapidă a traficului, cu prioritate mai mare.

Brien Posey

Mitul QoS

Nu există nicio persoană care să nu fi citit măcar o dată nicio întrebare frecventă pe Windows XP. Și dacă da, atunci toată lumea știe că există o calitate atât de dăunătoare a serviciului - pe scurt, QoS. La configurarea sistemului, este foarte recomandat să îl dezactivați, deoarece limitează lățimea de bandă a rețelei la 20% în mod implicit și ca și cum această problemă ar exista și în Windows 2000.

Acestea sunt liniile:
„Î: Cum să dezactivați complet serviciul QoS (Calitatea serviciului)? Cum să îl configurați? Este adevărat că limitează viteza rețelei?”
R: Într-adevăr, în mod implicit, Quality of Service rezervă 20% din lățimea de bandă a canalului pentru nevoile sale (orice - chiar și un modem pentru 14400, chiar și un gigabit Ethernet). Mai mult, chiar dacă eliminați serviciul QoS Packet Scheduler din conexiunea Proprietăți, acest canal nu este eliberat. Puteți elibera canalul sau pur și simplu puteți configura QoS aici. Lansați aplicația Politica de grup (gpedit.msc). În Politica de grup, găsiți Politica computerului local și faceți clic pe Șabloane administrative. Selectați elementul Network - QoS Packet Sheduler. Activați Limitați lățimea de bandă rezervabilă. Acum reducem limita lățimii de bandă cu 20% la 0% sau pur și simplu o dezactivăm. Dacă doriți, puteți configura și alți parametri QoS aici. Pentru a activa modificările, trebuie doar să reporniți.”
20% este, desigur, mult. Într-adevăr, Microsoft este Mazdai. Declarațiile de acest fel rătăcesc de la Întrebări frecvente la Întrebări frecvente, de la forum la forum, de la media la media, sunt folosite în tot felul de „ajustări” - programe pentru „ajustarea” Windows XP (apropo, deschideți „Politici de grup” și „Local Politici de securitate”, și nicio „ajustare” nu le poate egala în multitudinea de opțiuni de personalizare). Este necesar să fim atenți să expunem acuzații neîntemeiate de acest fel, ceea ce vom face acum folosind o abordare sistematică. Adică, vom studia temeinic problematica, bazându-ne pe surse primare oficiale.

Ce este o rețea de servicii de calitate?
Să adoptăm următoarea definiție simplificată a unui sistem în rețea. Aplicațiile rulează și rulează pe gazde și comunică între ele. Aplicațiile trimit date către sistemul de operare pentru a le transmite prin rețea. Odată ce datele sunt transferate în sistemul de operare, acestea devin trafic de rețea.
Network QoS se bazează pe capacitatea rețelei de a procesa acest trafic pentru a se asigura că solicitările unor aplicații sunt îndeplinite. Acest lucru necesită un mecanism fundamental pentru gestionarea traficului de rețea care este capabil să identifice traficul care este eligibil și să controleze gestionarea specifică.
Funcționalitatea QoS este concepută pentru a satisface doi actori de rețea: aplicațiile de rețea și administratorii de rețea. Au adesea dezacorduri. Administratorul de rețea limitează resursele utilizate de o anumită aplicație, în timp ce aplicația încearcă să preia cât mai multe resurse de rețea. Interesele acestora pot fi împăcate, ținând cont de faptul că administratorul de rețea joacă un rol de lider în raport cu toate aplicațiile și utilizatorii.

Parametrii de bază QoS
Aplicațiile diferite au cerințe diferite pentru gestionarea traficului lor de rețea. Aplicațiile sunt mai mult sau mai puțin tolerante la latență și pierderea traficului. Aceste cerințe și-au găsit aplicație în următorii parametri legați de QoS:
Lățime de bandă - Rata la care traficul generat de aplicație trebuie trimis prin rețea.
Latență - Latența pe care o aplicație o poate tolera în livrarea unui pachet de date.
Jitter - modificați timpul de întârziere.
Pierdere - procentul de date pierdute.
Dacă ar fi disponibile resurse infinite de rețea, atunci tot traficul aplicației ar putea fi transmis la rata necesară, cu latență zero, variație de latență zero și pierdere zero. Cu toate acestea, resursele de rețea nu sunt nelimitate.
Mecanismul QoS controlează alocarea resurselor de rețea pentru traficul aplicației pentru a îndeplini cerințele sale de transmisie.

Resurse QoS fundamentale și mecanisme de gestionare a traficului
Rețelele care conectează gazde folosesc o varietate de dispozitive de rețea, inclusiv adaptoare de rețea gazdă, routere, comutatoare și hub-uri. Fiecare dintre ele are interfețe de rețea. Fiecare interfață de rețea poate primi și transmite trafic la o rată finită. Dacă rata la care traficul este direcționat către o interfață este mai mare decât rata la care interfața redirecționează traficul, apare congestie.
Dispozitivele de rețea pot gestiona starea de congestie prin plasarea în coadă a traficului în memoria dispozitivului (într-un buffer) până la terminarea congestiei. În alte cazuri, echipamentele de rețea pot reduce traficul pentru a reduce congestia. Ca urmare, aplicațiile se confruntă cu o schimbare a latenței (pe măsură ce traficul este stocat în cozi pe interfețe) sau cu o pierdere de trafic.
Capacitatea interfețelor de rețea de a redirecționa traficul și disponibilitatea memoriei pentru a stoca traficul pe dispozitivele de rețea (până când traficul poate fi trimis în continuare) constituie resursele fundamentale necesare pentru a furniza QoS pentru fluxurile de trafic ale aplicațiilor.

Alocarea resurselor QoS dispozitivelor de rețea
Dispozitivele care acceptă QoS folosesc resursele de rețea în mod inteligent pentru a transporta trafic. Adică, traficul aplicațiilor care sunt mai tolerante la latențe este pus în coadă (stocat într-un buffer în memorie), iar traficul aplicațiilor care sunt critice pentru latență este transmis.
Pentru a îndeplini această sarcină, un dispozitiv de rețea trebuie să identifice traficul prin clasificarea pachetelor și trebuie să aibă cozi și mecanisme pentru a le servi.

Motor de procesare a traficului
Mecanismul de procesare a traficului include:
802.1p
Comportamente diferențiate per-hop (diffserv PHB).
Servicii integrate (intserv).
ATM, etc.
Majoritatea rețelelor locale se bazează pe tehnologia IEEE 802, inclusiv Ethernet, token-ring etc. 802.1p este un mecanism de procesare a traficului pentru a sprijini QoS în astfel de rețele.

802.1p definește un câmp (nivelul 2 în modelul de rețea OSI) într-un antet de pachet 802 care poate transporta una dintre cele opt valori de prioritate. De obicei, gazdele sau routerele, atunci când trimit trafic către rețeaua locală, marchează fiecare pachet trimis, atribuindu-i o anumită valoare de prioritate. Dispozitivele de rețea, cum ar fi comutatoarele, podurile și hub-urile sunt de așteptat să gestioneze pachetele în mod corespunzător folosind mecanisme de așteptare. 802.1p este limitat la o rețea locală (LAN). De îndată ce pachetul traversează LAN (prin OSI Layer 3), prioritatea 802.1p este eliminată.
Diffserv este un mecanism de Layer 3. Acesta definește un câmp în Layer 3 al antetului pachetelor IP numit diffserv codepoint (DSCP).
Intserv este o întreagă gamă de servicii care definesc un serviciu garantat și un serviciu care gestionează descărcările. Serviciul garantat promite să transporte o anumită cantitate de trafic cu o latență măsurabilă și limitată. Serviciul care gestionează încărcătura este de acord să transporte o anumită cantitate de trafic cu „congestionare ușoară a rețelei”. Acestea sunt servicii măsurabile în sensul că sunt definite pentru a oferi QoS măsurabil unei anumite cantități de trafic.

Deoarece tehnologia ATM fragmentează pachetele în celule relativ mici, poate oferi o latență foarte scăzută. Dacă trebuie să trimiteți urgent un pachet, interfața ATM poate fi întotdeauna liberă pentru transmisie pentru timpul necesar pentru a transmite o celulă.
QoS are multe mecanisme mai complexe care fac ca această tehnologie să funcționeze. Să remarcăm doar un punct important: pentru ca QoS să funcționeze, este necesar să sprijinim această tehnologie și o configurație adecvată pe toată durata transmisiei de la punctul de început până la punctul final.

Pentru claritate, luați în considerare fig. unu.
Acceptăm următoarele:
Toate routerele participă la transmiterea protocoalelor necesare.
O sesiune QoS, care necesită 64 Kbps, este furnizată între gazda A și gazda B.
O altă sesiune, care necesită 64 Kbps, este inițializată între Gazda A și Gazda D.
Pentru a simplifica diagrama, presupunem că routerele sunt configurate astfel încât să poată rezerva toate resursele rețelei.
În cazul nostru, o cerere de rezervare de 64 Kbps ar ajunge la trei routere pe calea de date dintre Gazda A și Gazda B. O altă solicitare de 64 Kbps ar ajunge la trei routere între Gazda A și Gazda D. Routerele ar îndeplini aceste solicitări de rezervare a resurselor, deoarece nu să nu depășească maximul. Dacă, în schimb, ambele gazde B și C ar iniția simultan o sesiune QoS de 64 Kbps cu gazda A, atunci routerul care deservește aceste gazde (B și C) ar refuza una dintre conexiuni.

Acum să presupunem că administratorul de rețea dezactivează procesarea QoS pe ultimele trei routere care deservesc gazdele B, C, D, E. În acest caz, cererile de resurse de până la 128 Kbps ar fi satisfăcute indiferent de locația gazdei participante. Cu toate acestea, asigurarea calității ar fi scăzută, deoarece traficul pentru o gazdă ar compromite traficul pentru alta. QoS ar putea fi menținută dacă routerul superior a limitat toate solicitările la 64 Kbps, dar acest lucru ar duce la o utilizare ineficientă a resurselor rețelei.
Pe de altă parte, lățimea de bandă a tuturor conexiunilor de rețea ar putea fi mărită la 128 Kbps. Dar lățimea de bandă crescută va fi utilizată numai atunci când gazdele B și C (sau D și E) solicită simultan resurse. Dacă nu este cazul, atunci resursele de rețea vor fi din nou utilizate ineficient.

Componente Microsoft QoS
Windows 98 conține numai componente QoS la nivel de utilizator, inclusiv:
Componentele aplicației.
API-ul GQoS (parte a Winsock 2).
Furnizor de servicii QoS.
Sistemul de operare Windows 2000 / XP / 2003 conține toate componentele de mai sus și următoarele componente:
Furnizor de servicii de protocol de rezervare a resurselor (Rsvpsp.dll) și servicii RSVP (Rsvp.exe) și QoS ACS. Nu este utilizat în Windows XP, 2003.
Controlul traficului (Traffic.dll).
Clasificator generic de pachete (Msgpc.sys). Clasificatorul de pachete identifică clasa de serviciu căreia îi aparține pachetul. În acest caz, coletul va fi livrat la coada corespunzătoare. Cozile sunt gestionate de QoS Packet Scheduler.
Programator de pachete QoS (Psched.sys). Definește parametrii QoS pentru un anumit flux de date. Traficul este etichetat cu o anumită valoare de prioritate. QoS Packet Scheduler determină programul de așteptare pentru fiecare pachet și gestionează cererile concurente între pachetele aflate în coadă care necesită acces simultan la rețea.

Diagrama din Figura 2 ilustrează stiva de protocoale, componentele Windows și modul în care acestea interacționează pe o gazdă. Elementele utilizate în Windows 2000, dar care nu sunt utilizate în Windows XP / 2003 nu sunt prezentate în diagramă.
Aplicațiile sunt în partea de sus a stivei. Ei pot ști sau nu despre QoS. Pentru a valorifica întreaga putere a QoS, Microsoft recomandă utilizarea apelurilor API QoS generice în aplicații. Acest lucru este deosebit de important pentru aplicațiile care necesită garanții de înaltă calitate a serviciilor. Mai multe utilitare pot fi utilizate pentru a invoca QoS în numele aplicațiilor care nu sunt conștiente de QoS. Acestea funcționează prin intermediul API-ului de gestionare a traficului. De exemplu, NetMeeting utilizează API-ul GQoS. Dar pentru astfel de aplicații, calitatea nu este garantată.

Ultimul cui
Punctele teoretice de mai sus nu dau un răspuns fără ambiguitate la întrebarea unde se duc notorii 20% (pe care, remarc, nimeni nu a măsurat-o încă exact). Pe baza celor de mai sus, acesta nu ar trebui să fie cazul. Dar oponenții au prezentat un nou argument: sistemul QoS este bun, dar implementarea este strâmbă. În consecință, 20% sunt până la urmă „înghesuite”. Aparent, problema l-a uzat și pe gigantul software, deoarece acesta a negat deja separat astfel de fabricații pentru o perioadă destul de lungă.
Cu toate acestea, să dăm cuvântul dezvoltatorilor și să prezentăm momentele selectate din articolul „316666 - Îmbunătățiri și comportament pentru calitatea serviciului Windows XP (QoS)” în limba rusă literară:
„Sută la sută din lățimea de bandă a rețelei este disponibilă pentru partajare între toate programele, cu excepția cazului în care un program solicită în mod explicit lățimea de bandă prioritizată. Această lățime de bandă „rezervată” este disponibilă pentru alte programe dacă programul care a solicitat-o ​​nu trimite date.

În mod implicit, programele pot rezerva până la 20% din viteza conexiunii principale pe fiecare interfață de computer. Dacă programul care a rezervat lățimea de bandă nu trimite suficiente date pentru a o utiliza, partea neutilizată a lățimii de bandă rezervată este disponibilă pentru alte fluxuri de date.
Au existat declarații în diferite articole tehnice și grupuri de știri conform cărora Windows XP își rezervă întotdeauna 20% din lățimea de bandă disponibilă pentru QoS. Aceste afirmații sunt greșite.”
Dacă acum cineva încă mănâncă 20% din lățimea de bandă, ei bine, vă pot sfătui să continuați să utilizați mai multe tot felul de „ajustări” și drivere de rețea dezechilibre. Și nu atât de mult va fi „îngrășat”.
Toți, mitul QoS, mor!

Yuri Trofimov,