Quality of Service (QoS) trong hệ thống mạng là gì, QOS có quan trọng không?

Khái niệm, giải pháp và cấu hình thiết bị mạng

Quality of Service (QoS) trong mạng máy tính là việc sử dụng cơ chế hoặc công nghệ để kiểm soát lưu lượng và đảm bảo hiệu suất của các ứng dụng quan trọng trong một mạng có khả năng hạn chế. QoS cho phép các tổ chức điều chỉnh lưu lượng mạng tổng thể bằng cách ưu tiên các ứng dụng có hiệu suất cao cụ thể.

QoS thường được áp dụng trong các mạng chịu trách nhiệm vận chuyển lưu lượng cho các hệ thống tài nguyên tập trung. Các dịch vụ phổ biến mà QoS được yêu cầu bao gồm truyền hình qua giao thức Internet (IPTV), trò chơi trực tuyến, phát trực tuyến đa phương tiện, hội nghị truyền hình, video theo yêu cầu (VOD) và Voice over IP (VoIP).

Bằng cách sử dụng QoS trong mạng máy tính, các tổ chức có khả năng tối ưu hiệu suất của nhiều ứng dụng trên mạng của họ và có cái nhìn rõ ràng về tỷ lệ bit, độ trễ, biến động và tốc độ gói tin của mạng. Điều này đảm bảo rằng họ có thể điều chỉnh lưu lượng trên mạng của mình và thay đổi cách gói tin được định tuyến đến internet hoặc các mạng khác để tránh độ trễ truyền thông. Điều này cũng đảm bảo rằng tổ chức đạt được chất lượng dịch vụ mong đợi cho các ứng dụng và mang lại trải nghiệm người dùng như mong đợi.

Theo ý nghĩa của QoS, mục tiêu chính là cho phép mạng và các tổ chức ưu tiên lưu lượng, bao gồm cung cấp băng thông riêng, giới hạn biến động và độ trễ thấp. Các công nghệ được sử dụng để đảm bảo điều này rất quan trọng để nâng cao hiệu suất của các ứng dụng doanh nghiệp, mạng diện rộng (WAN) và mạng cung cấp dịch vụ.

QoS hoạt động như thế nào?

Công nghệ mạng QoS hoạt động bằng cách đánh dấu các gói tin để xác định loại dịch vụ, sau đó cấu hình các bộ định tuyến để tạo ra các hàng đợi ảo riêng biệt cho từng ứng dụng dựa trên mức độ ưu tiên. Kết quả là, băng thông được dành riêng cho các ứng dụng hay trang web quan trọng đã được ưu tiên truy cập.

Công nghệ QoS cung cấp khả năng cấp phát và xử lý cho các luồng cụ thể trong lưu lượng mạng. Điều này cho phép người quản trị mạng xác định thứ tự xử lý các gói tin và cung cấp đúng lượng băng thông cho mỗi ứng dụng hay luồng lưu lượng.

Các loại lưu lượng mạng

Để hiểu cách phần mềm mạng QoS hoạt động, ta cần xác định các loại lưu lượng khác nhau mà nó đo lường. Dưới đây là các loại lưu lượng đó:

Băng thông (Bandwidth): Đây là tốc độ của một kết nối mạng. QoS có thể điều khiển việc sử dụng băng thông bằng cách chỉ dẫn cho bộ định tuyến cách phân chia băng thông cho các hàng đợi khác nhau tùy thuộc vào loại lưu lượng.
Độ trễ (Delay): Đây là thời gian mà một gói tin mất để đi từ nguồn đến đích cuối cùng của nó. Độ trễ có thể bị ảnh hưởng bởi độ trễ hàng đợi, xảy ra khi có quá tải mạng và gói tin phải chờ đợi trong hàng đợi trước khi được truyền đi. QoS cho phép tổ chức tạo ra hàng đợi ưu tiên cho các loại lưu lượng cụ thể để tránh độ trễ này.
Mất mát (Loss): Đây là lượng dữ liệu bị mất do mất gói tin, thường xảy ra do quá tải mạng. QoS cho phép tổ chức quyết định xem gói tin nào sẽ bị loại bỏ khi xảy ra tình huống này.
Jitter: Đây là sự không đều đặn về tốc độ gói tin trên mạng do tình trạng quá tải, dẫn đến việc gói tin đến muộn hoặc không theo thứ tự. Điều này có thể gây méo tiếng và mất mát thông tin âm thanh và video trong quá trình truyền.

Lợi ích của QoS

Triển khai QoS là rất quan trọng đối với các doanh nghiệp muốn đảm bảo tính sẵn có của các ứng dụng quan trọng cho hoạt động kinh doanh của mình. QoS giúp cung cấp ưu tiên băng thông khác biệt và đảm bảo truyền dữ liệu diễn ra mà không làm gián đoạn luồng dữ liệu hoặc gây mất gói tin. Các lợi ích chính của việc triển khai QoS bao gồm:

Ưu tiên ứng dụng không giới hạn: QoS đảm bảo rằng các ứng dụng quan trọng nhất của doanh nghiệp luôn được ưu tiên và có đủ tài nguyên để đạt hiệu suất cao.
Quản lý tài nguyên tốt hơn: QoS giúp quản trị viên quản lý tài nguyên internet của tổ chức một cách tốt hơn. Điều này cũng giảm chi phí và cần đầu tư vào việc mở rộng liên kết.
Nâng cao trải nghiệm người dùng: Mục tiêu cuối cùng của QoS là đảm bảo hiệu suất cao cho các ứng dụng quan trọng, từ đó mang lại trải nghiệm người dùng tối ưu. Nhân viên có thể sử dụng các ứng dụng có băng thông cao với hiệu suất tốt, từ đó giúp họ làm việc hiệu quả hơn và hoàn thành công việc nhanh hơn.
Quản lý lưu lượng điểm-điểm: Quản lý mạng là rất quan trọng bất kể lưu lượng được gửi đi như thế nào, có thể là từ điểm này đến điểm kia, từ nút này đến nút khác hoặc điểm-điểm. Phương pháp điểm-điểm cho phép tổ chức gửi các gói tin của khách hàng từ một điểm đến điểm tiếp theo trên internet mà không gặp mất gói tin nào.
Ngăn chặn mất gói tin: Mất gói tin có thể xảy ra khi các gói tin dữ liệu bị mất trong quá trình truyền giữa các mạng. Điều này thường xảy ra do sự cố hoặc không hiệu quả, tắc nghẽn mạng, router lỗi, kết nối lỏng lẻo hoặc tín hiệu kém. QoS tránh khả năng mất gói tin bằng cách ưu tiên băng thông của các ứng dụng có hiệu suất cao.
Giảm độ trễ: Độ trễ là thời gian mà một yêu cầu mạng mất từ người gửi đến người nhận và từ người nhận xử lý yêu cầu. Điều này thường bị ảnh hưởng bởi các router mất thời gian phân tích thông tin và độ trễ lưu trữ do các switch và bridge trung gian. QoS giúp tổ chức giảm độ trễ hoặc tăng tốc quá trình yêu cầu mạng bằng cách ưu tiên các ứng dụng quan trọng của họ.

Bắt đầu với QoS

Bắt đầu triển khai QoS đòi hỏi doanh nghiệp xác định các loại lưu lượng mạng quan trọng đối với họ, sử dụng lượng băng thông cao và/hoặc nhạy cảm với độ trễ hoặc mất gói tin.

Điều này giúp tổ chức hiểu được nhu cầu và tầm quan trọng của mỗi loại lưu lượng trên mạng của mình và thiết kế một phương pháp tổng thể. Ví dụ, một số tổ chức chỉ cần cấu hình giới hạn băng thông cho các dịch vụ cụ thể, trong khi những tổ chức khác có thể cần cấu hình đầy đủ giới hạn băng thông của giao diện và chính sách bảo mật cho tất cả các dịch vụ của họ, cũng như ưu tiên hàng đợi các dịch vụ quan trọng so với tốc độ lưu lượng.

Sau đó, tổ chức có thể triển khai các chính sách phân loại lưu lượng và đảm bảo tính sẵn có và nhất quán của các ứng dụng quan trọng nhất của mình. Lưu lượng có thể được phân loại theo cổng hoặc giao thức internet (IP), hoặc thông qua một phương pháp phức tạp hơn như theo ứng dụng hoặc người dùng.

Công cụ quản lý băng thông và hàng đợi sau đó được gán các vai trò để xử lý luồng lưu lượng cụ thể dựa trên phân loại khi chúng nhập vào mạng. Điều này cho phép các gói tin trong luồng lưu lượng được lưu trữ cho đến khi mạng sẵn sàng xử lý chúng. Ưu tiên hàng đợi cũng có thể được sử dụng để đảm bảo tính sẵn có cần thiết và độ trễ tối thiểu của hiệu suất mạng cho các ứng dụng và lưu lượng quan trọng. Điều này đảm bảo rằng các hoạt động quan trọng nhất của mạng không bị thiếu băng thông do những hoạt động ưu tiên thấp hơn.

Ngoài ra, các biện pháp quản lý băng thông và kiểm soát lưu lượng mạng trên cơ sở hạ tầng mạng để đảm bảo không vượt quá khả năng và ngăn chặn tắc nghẽn. Điều này bao gồm sử dụng traffic shaping, một kỹ thuật giới hạn tốc độ để tối ưu hoặc đảm bảo hiệu suất và tăng băng thông sử dụng được, cùng với các thuật toán lập lịch, cung cấp nhiều phương pháp để cung cấp băng thông cho các luồng lưu lượng cụ thể.

Tại sao QoS lại quan trọng?

Các mạng kinh doanh truyền thống hoạt động như các thực thể riêng biệt. Cuộc gọi điện thoại và hội nghị truyền hình được xử lý thông qua một mạng, trong khi laptop, máy tính để bàn, máy chủ và các thiết bị khác được kết nối thông qua mạng khác. Chúng hiếm khi giao nhau, trừ khi một máy tính sử dụng đường dây điện thoại để truy cập internet.

Khi mạng chỉ chuyên chở dữ liệu, tốc độ không quá quan trọng. Nhưng bây giờ, các ứng dụng tương tác chứa nội dung âm thanh và video cần được gửi đi với tốc độ cao, không mất gói tin hoặc biến đổi tốc độ giao nhận.

QoS đặc biệt quan trọng để đảm bảo hiệu suất cao của các ứng dụng quan trọng yêu cầu băng thông cao cho giao thông thời gian thực. Ví dụ, nó giúp doanh nghiệp ưu tiên hiệu suất của các ứng dụng "bất đàn hồi" thường có yêu cầu băng thông tối thiểu, giới hạn độ trễ tối đa và nhạy cảm cao với hiện tượng nhiễu và độ trễ, như VoIP và hội nghị truyền hình.

QoS giúp doanh nghiệp ngăn chặn việc trì hoãn các ứng dụng nhạy cảm này, đảm bảo chúng hoạt động đúng mức mà người dùng yêu cầu. Ví dụ, gói tin bị mất có thể gây trì hoãn trong luồng dữ liệu, dẫn đến âm thanh và chất lượng video của cuộc gọi hội nghị truyền hình trở nên giựt giựt và không thể hiểu được.

QoS ngày càng quan trọng khi yêu cầu hiệu suất mạng thích ứng với số người sử dụng ngày càng tăng. Các ứng dụng và dịch vụ trực tuyến mới nhất yêu cầu băng thông và hiệu suất mạng lớn, và người dùng yêu cầu chúng cung cấp hiệu suất cao trong mọi thời điểm. Do đó, các tổ chức cần triển khai các kỹ thuật và công nghệ đảm bảo dịch vụ tốt nhất có thể.

QoS cũng ngày càng quan trọng khi Internet of Things (IoT) tiếp tục trưởng thành. Ví dụ, trong ngành sản xuất, máy móc sử dụng mạng để cung cấp cập nhật trạng thái thời gian thực về bất kỳ vấn đề tiềm ẩn nào. Do đó, bất kỳ sự trễ trong phản hồi có thể gây ra những sai lầm tốn kém trong mạng IoT. QoS cho phép dòng dữ liệu được ưu tiên trong mạng và đảm bảo thông tin lưu thông nhanh nhất có thể.

Thành phố ngày nay đầy cảm biến thông minh quan trọng cho việc vận hành các dự án IoT quy mô lớn như các tòa nhà thông minh. Dữ liệu được thu thập vàThẩm định và xếp hàng một cách thích hợp.

Các kỹ thuật và phương pháp tốt nhất liên quan đến QoS là gì?

Các kỹ thuật

Có một số kỹ thuật mà các doanh nghiệp có thể sử dụng để đảm bảo hiệu suất cao cho các ứng dụng quan trọng nhất của họ. Các kỹ thuật này bao gồm:

Ưu tiên hóa lưu lượng VoIP nhạy cảm với độ trễ thông qua các bộ định tuyến và switch: Nhiều mạng doanh nghiệp có thể trở nên quá tải, dẫn đến việc các bộ định tuyến và switch bắt đầu từ chối gói tin khi chúng đến và đi nhanh hơn tốc độ xử lý. Kết quả là ứng dụng truyền luồng bị ảnh hưởng. Việc ưu tiên hóa cho phép phân loại lưu lượng và cung cấp sự ưu tiên khác nhau cho từng loại lưu lượng và điểm đến. Điều này đặc biệt hữu ích trong tình huống quá tải, khi gói tin có mức ưu tiên cao có thể được gửi trước các lưu lượng khác.
Đặt trước tài nguyên: Giao thức Đặt trước tài nguyên (RSVP) là một giao thức lớp vận chuyển được sử dụng để đặt trước tài nguyên trên mạng và có thể được sử dụng để cung cấp các mức QoS cụ thể cho các luồng dữ liệu ứng dụng. Đặt trước tài nguyên cho phép doanh nghiệp chia sẻ tài nguyên mạng cho các luồng dữ liệu khác nhau, xác định giới hạn và đảm bảo băng thông.
Xếp hàng: Xếp hàng là quá trình tạo ra các chính sách cung cấp sự ưu tiên cho các luồng dữ liệu cụ thể hơn so với các luồng khác. Hàng đợi là bộ nhớ đệm hiệu suất cao trong các bộ định tuyến và switch, trong đó các gói tin đi qua được giữ trong các vùng bộ nhớ được dành riêng. Khi một gói tin được gán mức ưu tiên cao hơn, nó được chuyển đến một hàng đợi riêng biệt đẩy dữ liệu với tốc độ nhanh hơn, giảm khả năng gói tin bị từ chối. Ví dụ, doanh nghiệp có thể gán một chính sách để ưu tiên lưu lượng thoại trên hầu hết băng thông mạng. Thiết bị định tuyến hoặc chuyển mạch sau đó sẽ di chuyển các gói tin và khung dữ liệu của lưu lượng này lên đầu hàng đợi và truyền chúng ngay lập tức.
Đánh dấu lưu lượng: Khi xác định các ứng dụng yêu cầu ưu tiên so với băng thông khác trên một mạng, lưu lượng cần được đánh dấu. Điều này có thể thực hiện thông qua quy trình như Class of Service (CoS), đánh dấu một luồng dữ liệu trong tiêu đề khung Layer 2, và Differentiated Services Code Point (DSCP), đánh dấu một luồng dữ liệu trong tiêu đề gói tin Layer 3.

Các phương pháp tốt nhất

Ngoài những kỹ thuật này, cũng có một số phương pháp tốt nhất mà các tổ chức nên lưu ý khi xác định yêu cầu QoS của họ.

Đảm bảo rằng giới hạn băng thông tối đa tại giao diện nguồn và chính sách bảo mật không được đặt quá thấp để tránh việc từ chối quá mức gói tin.
Xem xét tỷ lệ phân phối gói tin giữa các hàng đợi có sẵn và xem hàng đợi nào được sử dụng bởi dịch vụ nào. Điều này có thể ảnh hưởng đến mức độ trễ, phân phối hàng đợi và phân bổ gói tin.
Chỉ đảm bảo băng thông cho các dịch vụ cụ thể. Điều này sẽ tránh khả năng tất cả lưu lượng sử dụng cùng một hàng đợi trong tình huống lưu lượng lớn.
Cấu hình ưu tiên cho tất cả lưu lượng thông qua ưu tiên dựa trên loại dịch vụ hoặc ưu tiên chính sách bảo mật, không sử dụng cả hai cùng một lúc. Điều này sẽ đơn giản hóa việc phân tích và sửa lỗi.
Cố gắng giảm thiểu sự phức tạp của cấu hình QoS để đảm bảo hiệu suất cao.
Để có kết quả thử nghiệm chính xác, sử dụng User Datagram Protocol (UDP) và không sử dụng quá mức băng thông thông qua.

Đảm bảo hiệu suất với QoS

QoS là rất quan trọng đối với tất cả các tổ chức muốn đảm bảo hiệu suất tốt nhất cho các ứng dụng và dịch vụ quan trọng nhất của họ. Điều này rất cần thiết để đảm bảo rằng các giải pháp có băng thông cao như VoIP, video hội nghị trực tuyến và ngày càng phổ biến hơn là các dịch vụ phát trực tuyến không gặp trễ hoặc giật.

QoS cho phép tổ chức ưu tiên lưu lượng và tài nguyên để đảm bảo hiệu suất đã hứa hẹn của một ứng dụng hoặc dịch vụ cụ thể. Nó cũng cho phép doanh nghiệp ưu tiên các ứng dụng, luồng dữ liệu và người dùng khác nhau để đảm bảo mức độ hiệu suất tối ưu trên toàn bộ mạng của họ.

Danh mục sản phẩm

Liên hệ | Thỏa thuận sử dụng | Chính sách bảo mật