QoS به توانایی یک شبکه برای ارائه خدمات بهتر نسبت به ترافیک شبکه از طریق فناوری‌های مختلف، تضمین سطح مشخصی از عملکرد، قابلیت اطمینان و در دسترس بودن بر اساس معیارهای از پیش تعریف شده، اشاره دارد. مکانیسم‌های QoS انواع مختلف ترافیک مانند صدا، ویدیو یا داده‌های حیاتی را اولویت‌بندی می‌کنند و اطمینان می‌دهند که برنامه‌های کاربردی مهم منابع و پهنای باند لازم را برای کارکرد مؤثر دریافت می‌کنند. QOS یا Quality of Service به پارامترهایی چون Bandwith-Delay-Jitter-Loss می‌پردازد.
اجزا و ویژگی‌های کلیدی QoS
- طبقه بندی ترافیک: شناسایی و دسته بندی انواع مختلف ترافیک بر اساس ویژگی‌های آن‌ها، مانند نوع پروتکل، آدرس IP مبدأ/مقصد، شماره پورت یا نوع برنامه.
- اولویت‌بندی ترافیک: تعیین اولویت‌ها به انواع مختلف ترافیک برای اطمینان از اینکه ترافیک با اولویت بالا نسبت به ترافیک با اولویت پایین در دوره‌های شلوغی، اولویت دارد.
- شکل‌دهی ترافیک: کنترل جریان ترافیک برای اطمینان از مطابقت آن با محدودیت‌های پروفایل‌های ترافیک، جلوگیری از ازدحام شبکه و اطمینان از انتقال درست.
- مدیریت ازدحام: مدیریت ازدحام شبکه با اجرای الگوریتم‌های صف برای اولویت‌بندی و زمان‌بندی بسته‌ها برای انتقال در دوره‌های شلوغی.
- رزرو منابع: تخصیص منابع شبکه، مانند پهنای باند یا فضای بافر، به انواع خاصی از ترافیک برای اطمینان از اینکه آن‌ها منابع لازم را در صورت نیاز در دسترس دارند.
- Traffic Policing: اعمال محدودیت‌های نرخ ترافیک با نظارت و تنظیم نرخ جریان ترافیک، حذف یا علامت‌گذاری بسته‌هایی که از آستانه‌های از پیش تعریف‌شده فراتر می‌روند تا اطمینان حاصل شود که منابع شبکه به طور عادلانه بین کاربران توزیع شده است.
در ادامه به توضیح بیشتر موارد بالا می پردازیم.
Classification and Marking: بررسی و دسته بندی Packet
در این مرحله بسته ها را در ورودی روتر می‌گیریم و با استفاده از ACL & NBAR طبقه بندی می‌کنیم و با توجه به کلاس‌های مورد نظر، Mark می‌کنیم. این کار باعث می‌شود در روترهای بعدی مارک‌های بسته قابل رؤیت باشد و دیگر لازم نیست روتر بسته‌ها را دوباره به طور کامل بررسی کند.
مارک کردن ترافیک در کلاس های مختلف :
|
bit |
class |
|
|
000 |
0 |
Default (least important) |
|
001 |
1 |
Your Application |
|
010 |
2 |
Your Application |
|
011 |
3 |
Your Application |
|
100 |
4 |
Video |
|
101 |
5 |
Voice |
|
110 |
6 |
Internetwork Control |
|
111 |
7 |
Network Control |
Queuing (CBWFQ) : صف بندی بسته‌ها
در این مرحله تقسیم عادلانه پهنای باند صورت می‌گیرد ، می‌توانیم تعداد صف‌ها را خودمان تعیین کنیم و به همین صف‌ها پهنای باند محدود اختصاص داد و در صورت وجود پهنای باند مازاد، صف ها اجازه دارند از پهنای باند بیش‌تری بهره‌مند شوند . در مقابل این صف‌ها CBWFQ scheduler وجود دارد که طبق منطقrun robin صف‌ها را خالی می‌کند، این منطق اصلا برای Voice جالب نیست چون به تناسب دیگر Packetها، یک‌سری Video/Voice Packet هم بیرون انداخته می‌شود برای رفع این موضوع، از روش LLQ استفاده می‌شود که مبتنی بر always next (اولویت بالا-در اولویت) است.
Policing and Shaping
در دنیای شبکه، پهنای باند به وسیله Shaper/policerها انجام می‌شود.
Policer : اگر پهنای باند از حد تعیین شده تجاوز کند، ترافیک Drop یا Remark می‌شود.
Shaper : وقتی ترافیک از Rate عبور می‌کند، ترافیک مازاد در صف قرار می‌گیرد.
Congestion Avoidance
در این مرحله با توجه به اولویت دور ریز و کلاس Packetها با روش RED(random early detection) از ازدحام در صف‌ها جلوگیری می‌شود. به طور کلی، QoS نقش مهمی در تضمین تجربه کاربری ثابت و قابل اعتماد برای برنامه‌ها و خدمات حیاتی، بهینه‌سازی عملکرد شبکه و به حداکثر رساندن استفاده از منابع شبکه ایفا می‌کند.