Введение в QoS

Поскольку мы заговорили о некой UselessSoft Inc, будем ее использовать для описания всех маразмов и злодеяний связанных с сетями. Все мы знаем о converged networks. Данные, Voip, IPTV и прочие сервисы, все ходит по одной Ethernet сети. Собственно все сейчас этим и занимаются, ведь содержать и обслуживать одну сеть намного проще чем, например три:). Но не в этой организации, ведь это не секьюрно и плохо работает… К чему я это рассказал, на прошлой недели в организации была пересмотрена схема маршрутизации и введен QoS, телефоны перестали икать и трафик забегал как часики, и теперь это все разбирать…? А дальше мы поговорим о самом QoS и с чем его едят

Какие параметры нужно контролировать для нормального предоставления сервисов:

Пропускная способность (в русском языке не принято разделять это понятие, поэтому будем подразумевать полезную пропускную способность канала)
Задержка (ака пинг)
Джиттер изменение задержки(к этому параметру очень чувствительна связь)
Потери пакетов
Рассмотрим как же относятся разные виды трафика к потерям
Данные 1-2% вы ничего не почувствуете
Голос >=1% блин что ж оно так икает
Видео >0.05% Извините Пал Василич у Вас лицо в кубиках:)

Многие считают, что для передачи голоса по сети необходима пропускную способность =64кбит/с(полезная да, но не та которую обычно рассматривают)
Рассмотрим пример необходимой пропускной способности WAN при использовании G.711 без cRTP и полезной нагрузкой по умолчанию
Дано:
■ G.711 codec использует: 64 kbps
■ IP/UDP/RTP header = 40 bytes
■ полезная нагрузка = 160 bytes * (8 bits/bytes) = 1280 bits
■ WAN header = 6 bytes
■ Размер пакета = 6 bytes + 40 bytes + 160 bytes = 206 bytes * (8 bits/byte) = 1648 bits
■ PPS = 64 kbps / 1280 bits = 64,000/1280 = 50 pps
■ Требуемая пропускная способность = 1648 (bits/packet) * 50 (pps) = 82400 bps = 82.4 kbps

Задержка:
Для коммерческих сетей есть требование, не превышать задержку в одну сторону больше 150мс
Задержка состоит из двух составляющих: постоянная и переменная(fixed delay and variable delay).
fixed(постоянная) включает в себя:

■ Propagation delay -как долго пакет добирается из точки А в точку Б.
Превысите скорость света, напишите мне пожалуйста, я пересмотрю свои взгляды на современную физику

■ Processing delay (and packetization) кодирование-сжатие-расжатие-декодирование
G.729 — 15 ms, G.711 PCM — 0.75 ms. Также сюда входит задержка чтобы под завязку забить пакет полезной нагрузкой

■ Serialization delay как быстро пакет смогут засунуть в среду
Serialization delay = frame size in bits / link bandwidth in bps
LFI уменьшает задержку, с помощью механизма фрагментации и чередования
Нужно держать Serialization delay на уровне не более 10мс

Переменная задержка variable delay
■ Queuing delay задержка прохождения через сетевые устройства, промежуточных устройств тоже есть очереди и приоритеты

■ Jitter buffer delay для предотвращения дребезжания голоса на устройствах применяется джитбуффер который вносит постоянную задержку

Механизмы QoS:
■ Classification: Процесс определения к какому классу или группе принадлежит пакет. Основывается на протоколе, входящем порте, IP адресу, DSCP, или 802.1P class of service (CoS). Используются class maps, access lists, и route maps.

■ Marking: процесс «помечания» пакетов разными значениями differentiated service codepoint (DSCP).

■ Congestion avoidance(предотвращение перегрузок): механизмы которые дропают пакеты, но им из-за этого очень стыдно и они сигнализируют об этом. Примеры: Weighted Random Early Discard (WRED) и Distributed WRED (DWRED).

■ Traffic conditioners: два типа: traffic shaper и policer. Шейпер весь трафик превышающий допустимый диапазон кладет в буфер, ставит в очередь и выплевывает. Полисинг тупо дропает пакеты, или переклассифицирует затратный трафик на более низкий приоритет.

■ Congestion management: Алгоритм очередей для приоритезации трафика. Примеры weighted fair queuing (WFQ), priority queuing (PQ), custom queuing (CQ), class-based WFQ (CBWFQ), and low-latency queuing (LLQ).

■ Link efficiency: утилиты использующиеся для улучшения характеристик QoS на особенных линках в сети. Примеры: Compressed RTP(cRTP) и LFI.

Механизмы используемые
cRTP используется для линков со скоростью ниже 768кбит/с, прожорлив поэтому не врубать на роутерах с загрузкой проца выше 75%. Сжимает IP/UDP/RTP заголовки с 40 bytes до 2 или 4 bytes.

IEEE 802.1P приоритезация на L2 просто расставляем приоритет и шлем, никакого резервирования полосы. это те самый 3 бита в фрейме сразу после VlanID

Resource Reservation Protocol (RSVP) протокол сигнализации, что позволяет конечным станциям и приложениям получать специальный QoS для их потоков данных. В принципе, RSVP резервирует полосу пропускания для приложений. Для того чтобы все работало нужно настраивать этот протокол на всех узлах, через которые передаются данные

LFI механизм уменьшения Serialization delay. Большие толстые пакеты данных, например фтп фрагментируются и между кусками передается маленький красивый пакет, например VOIP

LLQ механизм представляющий строгий приоритет для VOIP. Когда он настроен на несколько очередей, то это обеспечивает гарантированную полосу пропускания для определенного класса трафика. WFQ основывается на этой приоритезации

AutoQoS проприетарная технология Cisco которая позволяет настроить QoS в пару строк, все отдается на откуп алгоритмам, вспоминается мультик с Айком:)

Комментарии: