فناوری QoS چیست و چه کاربردی دارد؟

QoS یا سرویس کیفیت خدمات یکی از مهم ترین فناوری های موجود تو شبکه های کامپیوتری به حساب میاد که امکان مدیریت و اولویت بندی پهنای باند شبکه رو فراهم میکنه. این اولویت میتونه بر اساس فیلترهای مختلفی مثل نوع دستگاه، نوع کاربرد و … متغیر باشه. بزارید برای اینکه بهتر متوجه بشید یه مثال عملی بزنم:

فرض کنید تو یه سازمان 200 نفره هستید و تو سازمان راس یه ساعت مشخصی یه جلسه بصورت اینترنتی برگزار میشه، حالا یکی از کارمندا همزمان داره با سیستمش یه فیلم که جدید اومده😁 دانلود میکنه، چه اتفاقی میفته اگه QoS نباشه؟ این میشه که همه ی پهنای باند شبکه برای دانلود اون فیلم مصرف میشه و جلسه ی اینترنتی مدیرعامل همش قطع و وصل میشه و در عمل اصلا جلسه ای شکل نمیگیره. حالا این رو هم درنظر بگیرید که توی اون سازمان کلی ترافیک دیگه هم هست مثلا دوربین های مداربسته، سرورها و … .

اما فناوری Qos اینجا به کمک میاد و کاری میکنه تا ترافیک های حساسی مثل ویدیو و صوت اولویت بیشتری نسبت به ترافیک های عادی شبکه داشته باشه. پس تا اینجا فهمیدیم که Qos راهکاری برای مدیریت پهنای باند شبکس و به شدت کاربردیه، در ادامه مطلب جزیی تر به این فناوری اشاره میکنم.

Bandwidth ،Delay ،Jitter و Loss

فناوری QoS تو روتر و سوئیچ ها توانایی مدیریت 4 مشخصه ی اصلی شبکه رو دارند که شامل Bandwidth ،Delay ،Jitter و Loss میشه که در ادامه کامل توضیح میدم اما قبل از اینکه بریم سراغ توضیح اول باید ببنیم پکت (Packet) در شبکه به چه معنیه؟

• Packet (بسته): هرچیزی که شما تو اینترنت میبینید مثل عکس و متن و فیلم، همشون در قالب پکت در اینترنت جابجا میشن بنابراین تمام اطلاعات چیزی جز بسته های 0 و 1 نیست. وظیفه ی Qos هم اعمال یه سری فیلترینگ و اولویت ها روی همین پکت هاییه که داره هر لحظه در طی شبکه رد و بدل میشه. خب حالا که مشخص شد پکت چیه برمیگردیم سراغ بحث اصلی یعنی معرفی 4 مشخصه ی اصلی شبکه:

Jitter

به طور کلی Jitter یعنی تفاوت در تاخیر و اگه بخوام تخصصی تر بگم، به مقدار تغییرات ایجاد شده در One-way Delay بین پکت های متوالی جیتر میگن. فرض کنید شما روی سیستم یه سایت باز میکنید، از سمت شما یه پکت به سایت موردنظر رفته و در برگشت چندهزارتا پکت به شما ارسال شده، حالا اگه بین ارسال این بسته ها تاخیری وجود نداشته باشه جیتر هم نداریم اما اگه فرضا پکت اول با تاخیر 100 میلی ثانیه ارسال بشه و پکت دوم با تاخیر 120 میلی ثانیه، اینجا Jitter بوجود میاد. وجود Jitter رو شاید در استفاده ی معمولی مثل باز کردن یه سایت خیلی متوجه نشید اما جیتر تو ارتباطات صوتی و ویدیویی تاثیر آنی داره و خیلی راحت میتونید حسش کنید.

Delay

به مدت زمانی که یه پکت از یک نقطه از شبکه به نقطه ی دیگه ای منتقل می شه Delay یا تاخیر میگن. این مدت زمان میتونه یک طرفه یا دوطرفه باشه یعنی مدت رسیدن پکت به مقصد که میشه تاخیر یه طرفه یا مدت زمان رسیدن پکت به مقصد و برگشتش به مبدا.

Bandwidth

پهنای باند یا Bandwidth میزان اطلاعاتی است که می تواند در یک زمان از شبکه عبور کند. برای ساده تر شدن می تونید به عنوان ظرفیت شبکه هم بهش نگاه کنید. مثلا وقتی میگن پهنای باند یه شبکه 100 مگابیته به این معنیه که در یک لحظه فقط 100 مگابیت دیتا میتونه از اون لینک عبور کنه.

Packet Loss

پکت لاست به تعداد پکت های از دست رفته شبکه اشاره داره. فرض کنید که یه برنامه 1000 تا پکت رو به سمت یک مقصد ارسال میکنده و و فقط 980 تا پکت به مقصد ارسال میکنه ، در این شرایط میگوییم که 2% Loss یا از دست رفتگی پکت داشتیم.

روش کار QoS

یه پکت قبل از اینکه QoS اون رو مدیریت کنه باید چند مرحله رو بگذرونه، تو ادامه ی مقاله شیوه ی عملکرد این فناوری رو میخونیم.

Classification & Marking

همونطور که از اسمش مشخصه، ابزار QoS تو مرحله ی اول انواع داده ها و پکت هارو با استفاده از Marking علامت گذاری میکنه و بعدش هر نوع داده رو دسته بندی کرده و تو Class خودش قرار میده. اینکار توسط فیلدهای هدر هر پکت که بالاتر توضیح دادم عملی میشه و این امکان رو به QoS میده که برای پکت با توجه به هدر تصمیم بگیره. کل اینکار توسط مهندس شبکه انجام میشه البته یادتون باشه که ابزارهای زیادی برای راحت تر کردن کار مهندسای شبکه بوجود اومدن، فرض کنید شما به عنوان مسئول یه شبکه بخواید ترافیک نرم افزار اسکایپ که تو شبکه ی شما ازش به عنوان نرم افزاری برای برگزاری جلسات استفاده میشه رو اولویت بندی کنید، در حالت عادی اینکار خیلی سخته اما با استفاده از Network Based Application Recognition با به طور خلاصه NBAR فرآیند دسته بندی پکت هایی با اولویت بالا خیلی راحت و سریع تر انجام میشه.

Congestion Management

وقتی تعداد Packetهای بیشتر از پهنای باند در دسترس باشه، Packetها در صف انتظار سوییچ یا روتر قرار می‌گیرن و تا وقتی که به مقصد نرسن بافر می‌شن. Congestion Management چهار نوع پروتکل صف رو بهتون پیشنهاد می ده که هرکدوم از این پروتکل ها اجازه می ده که تعداد مختلفی از صف هارو ایجاد کنید ، درجه متفاوتی از ترافیکو با درجه کم یا کمتر ایجاد کنید و ترتیب ارسال آن را مشخص کنید.

Congestion Avoidance

اگر تعداد صف‌های ساخته شده از Packetها زیاد باشد، رویکردی فوق اجازه می‌دهد اولویت‌بندی در ارتباط با صف‌ها اعمال کنیم و به صف‌هایی که اهمیت کمتری دارند اولویت‌ پایین‌ترین اختصاص دهیم. این رویکرد مدیریتی نکته ظریفی دارد. اگر سوییچ یا روتر متوجه شوند که طول صف از مقدار تعیین شده متجاوز شده شروع به حذف بسته‌ها از صف‌هایی می‌کنند که اولویت کمتری دارند.

Shaping & Policing

اگر پهنای باند مصرفی بیشتر از حد تعیین شده برای سوییچ یا روتر بره، ارسال Packet‌ها متوقف میشه و بسته های اضافه نادیده گرفته می‌شون. اما با توجه به قابلیت Shaping، روتر و سوییچ بصورت کاملا هوشمندانه عمل میکنن و متوجه می‌شون ترافیک اضافی حالت موقتی داره، تو این حالت بسته ها نادیده گرفته نمیشن، میمونن تا وقتی که پهنای باند و ترافیک آزاد بشه و اون موقع دیوایس شروع میکنه به ارسال پکت ها.

LFI & Compression

تو این مرحله Packet‌ها به اجزا کوچک‌تر تقسیم و فشرده سازی میشن و دوباره به بسته های بزرگتر وصل میشن.