سرویس کیفیت خدمات (QoS) در شبکه

سرویس کیفیت خدمات یا به اختصار QoS مجموعه‌ای از فناوری‌هایی است که روی یک شبکه کار می‌کنند تا توانایی آن را برای اجرای مطمئن برنامه‌ها و ترافیک با اولویت بالا تحت ظرفیت شبکه را تضمین کنند. فناوری‌های کیفیت خدمات این کار را با ارائه مدیریت متفاوت و تخصیص ظرفیت به جریان‌های خاص در ترافیک شبکه انجام می‌دهند. این امر به مدیر شبکه امکان می‌دهد تا ترتیبی که بسته‌ها بر اساس آن مدیریت می‌شوند و مقدار پهنای باندی که به آن برنامه یا جریان ترافیک داده می‌شود را تعیین کند. برای درک عمیق‌تر سرویس کیفیت خدمات (QoS) در شبکه چیست؟ با ما همراه باشید.

تعریف سرویس کیفیت خدمات (QoS)

سرویس کیفیت خدمات (Quality of Service) استفاده از مکانیسم‌ها یا فناوری‌هایی است که روی شبکه برای کنترل ترافیک و اطمینان از عملکرد برنامه‌های کاربردی حیاتی با ظرفیت شبکه محدود کار می‌کنند. این سرویس سازمان‌ها را قادر می‌سازد تا ترافیک کلی شبکه خود را با اولویت بندی برنامه‌های خاص با کارایی بالا تنظیم کنند.

سرویس کیفیت خدمات معمولاً برای شبکه‌هایی اعمال می‌شود که ترافیک را برای سیستم‌هایی با منابع فشرده حمل می‌کنند. خدمات رایجی که برای آنها مورد نیاز هستند، عبارتند از:

• تلویزیون پروتکل اینترنتی (IPTV)
• بازی آنلاین
• رسانه‌های جریانی
• کنفرانس ویدئویی
• ویدیوی درخواستی (VOD)
• ویپ (VoIP)

با استفاده از سرویس کیفیت خدمات در شبکه، سازمان‌ها این توانایی را دارند که عملکرد چندین برنامه کاربردی را در شبکه خود بهینه کنند و نرخ بیت، تاخیر، جیتر و نرخ بسته شبکه خود را مشاهده کنند. این سرویس تضمین می‌کند که آنها می‌توانند ترافیک شبکه خود را مهندسی کنند و روش ارسال بسته‌ها به اینترنت یا سایر شبکه‌ها را تغییر دهند تا از تأخیر انتقال جلوگیری کنند.

این سرویس همچنین تضمین می‌کند که سازمان به کیفیت خدمات مورد انتظار برای برنامه‌ها دست می‌یابد و تجربیات مورد انتظار کاربر را ارائه می‌دهد. با توجه به معنای سرویس کیفیت خدمات، هدف اصلی فعال کردن شبکه‌ها و سازمان‌ها برای اولویت‌‌بندی ترافیک است که شامل ارائه پهنای باند اختصاصی، لرزش کنترل ‌شده و تأخیر کمتر می‌شود. فنآوری‌های مورد استفاده برای اطمینان از این امر، برای بهبود عملکرد برنامه‌های کاربردی تجاری، شبکه‌های گسترده (WAN) و شبکه‌های ارائه دهنده خدمات حیاتی هستند.

اهمیت سرویس کیفیت خدمات

سرویس کیفیت خدمات اهمیت فزاینده‌ای دارد زیرا الزامات عملکرد شبکه با تعداد روزافزون افرادی که از آنها استفاده می‌کنند، تطبیق می‌یابند. جدیدترین برنامه‌ها و خدمات آنلاین به پهنای باند و عملکرد شبکه بسیار زیادی نیاز دارند و کاربران در هر زمان خواستار ارائه عملکرد بالا هستند. بنابراین، سازمان‌ها باید تکنیک‌ها و فناوری‌هایی را به کار گیرند که بهترین خدمات ممکن را تضمین می‌کنند.

با ادامه بلوغ اینترنت اشیا (IoT) سرویس کیفیت خدمات نیز اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کند. به عنوان مثال، در بخش تولید، ماشین‌ها در حال حاضر از شبکه‌ها برای ارائه به‌روزرسانی‌های بلادرنگ (در زمان حال) در مورد هر مشکل احتمالی استفاده می‌کنند. بنابراین، هرگونه تاخیر در بازخورد می‌تواند باعث اشتباهات پرهزینه در شبکه اینترنت اشیا شود. سرویس کیفیت خدمات جریان داده را قادر می‌سازد تا در شبکه اولویت داشته باشد و تضمین می‌کند که اطلاعات در سریع‌ترین زمان ممکن جریان یابد.

شهرها اکنون مملوء از حسگرهای هوشمند هستند که برای اجرای پروژه‌های اینترنت اشیا در مقیاس بزرگ مانند ساختمان‌های هوشمند حیاتی می‌باشند. داده‌های جمع ‌آوری و تجزیه ‌و تحلیل ‌شده مانند داده‌های رطوبت و دما، اغلب به زمان بسیار حساس هستند و نیاز به شناسایی و بررسی دقیق‌تر دارند.

نحوه کار سرویس کیفیت خدمات

فناوری شبکه سرویس کیفیت خدمات با علامت ‌گذاری بسته‌ها برای شناسایی انواع سرویس‌ها، سپس پیکربندی روترها برای ایجاد صف‌های مجازی مجزا برای هر برنامه، بر اساس اولویت شان، کار می‌کند. در نتیجه، پهنای باند برای برنامه‌های کاربردی حیاتی یا وب‌سایت‌هایی که دسترسی اولویت دارند، محفوظ است.

فناوری‌های سرویس کیفیت خدمات ظرفیت و تخصیص مدیریت به جریان‌های خاص در ترافیک شبکه را فراهم می‌کنند. این امر به مدیر شبکه این امکان را می‌دهد تا ترتیبی که بسته‌ها بر اساس آن مدیریت می‌شوند را تعیین کند و پهنای باند مناسبی را برای هر برنامه یا جریان ترافیک فراهم نماید.

انواع ترافیک شبکه

درک نحوه عملکرد نرم افزار شبکه سرویس کیفیت خدمات به تعریف انواع ترافیکی که اندازه گیری می‌کند بستگی دارد.

انواع ترافیک عبارتند از:

• پهنای باند (Bandwidth): سرعت یک لینک سرویس کیفیت خدمات می‌تواند به روتر بگوید که چگونه از پهنای باند استفاده کند. به عنوان مثال، اختصاص مقدار مشخصی از پهنای باند به صف‌های مختلف برای انواع ترافیک به نمونه رایج است.
• تاخیر (Delay): زمانی که طول می‌کشد تا یک بسته از مبدأ به مقصد نهایی برود. این مهم اغلب می‌تواند تحت تأثیر تأخیر در صف قرار گیرد که در زمان ازدحام رخ می‌دهد و یک بسته قبل از ارسال در یک صف منتظر می‌ماند. سرویس کیفیت خدمات سازمان‌ها را قادر می‌سازد تا با ایجاد صف اولویت برای انواع خاصی از ترافیک از این امر اجتناب کنند.
• لاس (Loss): مقدار داده از دست رفته در نتیجه از دست دادن بسته‌ها که معمولاً به دلیل ازدحام شبکه رخ می‌دهد. سرویس کیفیت خدمات سازمان‌ها را قادر می‌سازد تا تصمیم بگیرند که کدام بسته‌ها را در این رویداد رها کنند.
• جیتر (jitter): سرعت نامنظم بسته‌ها در شبکه در نتیجه ازدحامی که می‌تواند منجر به دیر رسیدن بسته‌ها و عدم توالی آن شود. این مهم می‌تواند باعث ایجاد اعوجاج یا شکاف در صدا و تصویر در حال تحویل شود.

کارکرد واقعی سرویس کیفیت خدمات

پیاده ‌سازی سرویس کیفیت خدمات با شناسایی انواع ترافیکی که برای آنها مهم است و استفاده از حجم بالایی از پهنای باند یا حساس به تأخیر یا از دست دادن بسته توسط یک سازمان شروع می‌شود. این مهم به سازمان کمک می‌کند تا نیازها و اهمیت هر نوع ترافیک در شبکه خود را درک کند و یک رویکرد کلی طراحی نماید.

برای مثال، برخی از سازمان‌ها ممکن است فقط نیاز به پیکربندی محدودیت‌های پهنای باند برای سرویس‌های خاص داشته باشند، در حالی که برخی دیگر شاید نیاز به پیکربندی کامل محدودیت‌های پهنای باند رابط و خط‌ مشی امنیتی برای همه سرویس‌های خود دارند و همچنین سرویس‌های حیاتی در صف را نسبت به نرخ ترافیک اولویت‌ بندی کنند.

سپس سازمان می‌تواند سیاست‌هایی را به کار گیرد که ترافیک را طبقه بندی کرده و از در دسترس بودن و سازگاری مهم‌ترین برنامه‌های کاربردی آن اطمینان حاصل کند. ترافیک را می‌توان بر اساس پورت یا پروتکل اینترنت (IP) یا از طریق یک رویکرد پیچیده‌تر مانند نرم افزار یا کاربر طبقه بندی کرد. سپس به ابزارهای مدیریت پهنای باند و صف ‌بندی، نقش‌هایی اختصاص می‌یابند تا به طور خاص بر اساس طبقه ‌بندی که هنگام ورود به شبکه دریافت کرده‌اند، جریان ترافیک را مدیریت کنند.

این مهم اجازه می‌دهد تا بسته‌ها در جریان ترافیک ذخیره شوند تا زمانی که شبکه آماده پردازش آنها شود. صف اولویت نیز می‌تواند برای اطمینان از در دسترس بودن لازم و حداقل تأخیر عملکرد شبکه برای برنامه‌های کاربردی مهم و ترافیک استفاده شود. بدین دلیل که مهم‌ترین فعالیت‌های شبکه توسط فعالیت‌هایی که اولویت کمتری دارند از پهنای باند محروم نشوند.

علاوه بر این، مدیریت پهنای باند جریان ترافیک در زیرساخت شبکه را اندازه گیری و کنترل می‌کند تا مطمئن شد که از ظرفیت فراتر نمی‌رود و از ازدحام جلوگیری می‌کند. این شامل استفاده از شکل‌ دهی ترافیک، یک تکنیک محدود کننده نرخ است که عملکرد را بهینه یا تضمین می‌کند و پهنای باند قابل استفاده را افزایش می‌دهد و همچنین الگوریتم‌های زمان ‌بندی که چندین روش برای ارائه پهنای باند به جریان‌های ترافیک خاص را ارائه می‌دهند.

شبکه‌های کسب و کار سنتی به عنوان نهادهای جداگانه عمل می‌کردند. تماس‌های تلفنی و کنفرانس‌های تلفنی توسط یک شبکه مدیریت می‌شدند، در حالی که لپ ‌تاپ‌ها، رایانه‌های رومیزی، سرورها و سایر دستگاه‌ها به شبکه دیگری متصل بودند. آنها به ندرت از مسیرهای خود عبور می‌کردند، مگر اینکه کامپیوتری از خط تلفن برای دسترسی به اینترنت استفاده کند.

وقتی شبکه‌ها فقط داده‌ها را حمل می‌کردند، سرعت خیلی مهم نبود. اما اکنون، برنامه‌های تعاملی که محتوای صوتی و تصویری را حمل می‌کنند، باید با سرعت بالا، بدون از دست دادن بسته‌ها یا تغییرات در سرعت تحویل، ارائه داده شوند.

سرویس کیفیت خدمات به ویژه برای تضمین عملکرد بالای برنامه‌های کاربردی حیاتی که به پهنای باند بالا برای ترافیک بلادرنگ نیاز دارند، مهم است. برای مثال، به کسب ‌و کارها کمک می‌کند تا عملکرد برنامه‌های خود را که اغلب دارای حداقل نیاز پهنای باند، حداکثر محدودیت‌های تأخیر و حساسیت بالا به لرزش و تأخیر هستند مانند VoIP و کنفرانس ویدیویی، اولویت ‌بندی کنند.

سرویس کیفیت خدمات به کسب و کارها کمک می‌کند تا از تأخیر برنامه‌های حساس خود جلوگیری کنند و از عملکرد آنها در سطح مورد نیاز کاربران مطمئن شوند. به عنوان مثال، بسته‌های گم شده می‌توانند باعث تاخیر در پخش جریانی شوند که در نتیجه باعث کاهش کیفیت صدا و ویدئوی یک تماس ویدئو کنفرانس شود.

تکنیک‌ها و بهترین شیوه‌ها در سرویس کیفیت خدمات

در زیر به تکنیک‌ها و بهترین شیوه‌ها در سرویس QoS می‌پردازیم:

بهترین تکنیک‌ها

چندین تکنیک وجود دارند که کسب و کارها می‌توانند برای تضمین عملکرد بالای حیاتی‌ترین برنامه‌های خود از آن‌ها استفاده کنند. این شامل:

اولویت ‌بندی ترافیک VoIP

بسیاری از شبکه‌های سازمانی ممکن است بیش از حد شلوغ شوند که این باعث می‌شود تا روترها و سوئیچ‌ها بسته‌ها را سریع‌تر از ورود و خروج از پردازش خارج کنند. در نتیجه، برنامه‌های استریم آسیب می‌بینند. این اولویت بندی ترافیک را قادر می‌سازد تا بسته به نوع و مقصد آن، طبقه بندی شده و اولویت‌های متفاوتی دریافت کند. این به ویژه در شرایط ازدحام بالا مفید است زیرا بسته‌های دارای اولویت بالاتر می‌توانند جلوتر از سایر ترافیک ارسال شوند.

رزرو منابع

پروتکل رزرو منابع (RSVP)، یک پروتکل لایه انتقال است که منابع را در سراسر شبکه ذخیره می‌کند و می‌تواند برای ارائه سطوح خاصی از سرویس کیفیت خدمات برای جریان‌های داده برنامه استفاده شود. رزرو منابع به کسب و کارها این امکان را می‌دهد که منابع شبکه را بر اساس ترافیک انواع مختلف و مبدا تقسیم کنند، محدودیت‌ها را تعریف نمایند و پهنای باند را تضمین کنند.

مفهوم صف

فرآیند ایجاد خط مشی‌هایی است که رفتار ترجیحی را برای جریان‌های داده خاص نسبت به سایرین ارائه می‌دهد. صف‌ها بافرهای حافظه با کارایی بالا در روترها و سوئیچ‌ها هستند که در آن‌ها بسته‌های عبوری در مناطق اختصاصی حافظه نگهداری می‌شوند. هنگامی که یک بسته دارای اولویت بالاتری است، به یک صف اختصاصی منتقل می‌شود که داده‌ها را با سرعت بیشتری فشار می‌دهد که این احتمال رها شدن آن را کاهش می‌دهد.

به عنوان مثال، کسب و کارها می‌توانند خط ‌مشی برای اولویت دادن به ترافیک صوتی نسبت به اکثر پهنای باند شبکه تعیین کنند. سپس دستگاه مسیریابی یا سوئیچینگ بسته‌ها و فریم‌های این ترافیک را به جلوی صف منتقل می‌کند و بلافاصله آنها را ارسال می‌نماید.

علامت‌ گذاری ترافیک

وقتی برنامه‌هایی که نیاز به اولویت نسبت به سایر پهنای باند در شبکه دارند شناسایی شده‌اند، ترافیک باید علامت ‌گذاری شود. این امر از طریق فرآیندهایی مانند کلاس خدمات (CoS) که یک جریان داده را در سربرگ قاب لایه 2 علامت گذاری می‌کند و نقطه کد خدمات متفاوت (DSCP) که یک جریان داده را در سربرگ بسته لایه 3 علامت گذاری کرده، امکان پذیر است.

بهترین شیوه‌ها

علاوه بر این تکنیک‌ها، چندین روش مهم نیز وجود دارند که سازمان‌ها باید هنگام تعیین الزامات سرویس کیفیت خدمات خود آن‌ها را در نظر داشته باشند:

• مطمئن شوید که حداکثر محدودیت پهنای باند در رابط منبع و خط مشی امنیتی برای جلوگیری از دور ریختن بیش از حد بسته‌ها خیلی کم تنظیم نشده است.
• نسبتی را در نظر بگیرید که بسته‌ها بین صف‌های موجود توزیع می‌شوند و کدام صف‌ها توسط کدام سرویس‌ها استفاده خواهند شد. این می‌تواند بر سطوح تأخیر، توزیع صف و تخصیص بسته تأثیر بگذارد.
• هدف نهایی سرویس کیفیت خدمات تضمین عملکرد بالای برنامه‌های کاربردی حیاتی است که در ارائه تجربه کاربری بهینه خلاصه می‌شود. کارمندان از عملکرد بالایی در برنامه‌های کاربردی با پهنای باند بالا لذت می‌برند که آنها را قادر می‌سازد تا موثرتر باشند و کار خود را سریع‌تر انجام دهند.
• زمانی که بسته‌های داده در حین انتقال بین شبکه‌ها رها می‌شوند، از دست دادن بسته‌ها می‌تواند رخ دهد. این اغلب می‌تواند ناشی از خرابی یا ناکارآمدی، ازدحام شبکه، روتر معیوب، اتصال شل یا سیگنال ضعیف باشد. سرویس کیفیت خدمات با اولویت بندی پهنای باند برنامه‌های کاربردی با کارایی بالا، از پتانسیل از دست دادن بسته‌ها جلوگیری می‌کند.
• کاهش تاخیر مدت زمانی است که طول می‌کشد تا درخواست شبکه از فرستنده به گیرنده برود و گیرنده آن را پردازش کند. این مهم معمولاً تحت تأثیر روترها قرار می‌گیرد که تجزیه و تحلیل اطلاعات و تأخیرهای ذخیره سازی ناشی از سوئیچ‌ها و پل‌های میانی بیشتر طول می‌کشند. سرویس کیفیت خدمات سازمان‌ها را قادر می‌سازد تا تاخیر را کاهش دهند یا روند درخواست شبکه را با اولویت‌ بندی برنامه‌های حیاتی خود سرعت ببخشند.

تضمین عملکرد با سرویس کیفیت خدمات

سرویس کیفیت خدمات برای همه سازمان‌هایی که می‌خواهند بهترین عملکرد حیاتی‌ترین برنامه‌ها و خدمات خود را تضمین کنند، بسیار مهم است. این برای اطمینان از اینکه راه حل‌های با پهنای باند بالا مانند VoIP، ویدئو کنفرانس و به طور فزاینده، سرویس‌های جریان از تأخیر رنج نبرند، حیاتی است.

سرویس کیفیت خدمات سازمان را قادر می‌سازد تا ترافیک و منابع را برای تضمین عملکرد وعده داده شده یک برنامه یا سرویس خاص اولویت بندی کند. همچنین شرکت‌ها را قادر می‌سازد تا برنامه‌ها، جریان‌های داده و کاربران مختلف را اولویت ‌بندی کنند تا سطح بهینه عملکرد را در شبکه‌های خود تضمین نمایند.

 

منابع:

https://www.fortinet.com/