Какой уровень приоритета обработки пакетов tos при настройке параметров ethernet

Какой уровень приоритета обработки пакетов tos при настройке параметров ethernet

Когда используют терминологию ToS, то в контексте приоретизации имеют в виду 3 старшие бита P2..P0, кодирующие уровень приоритета от 0 (минимальный приоритет) до 7 (максимальный приоритет). Для IP-телефонии применяется уровень приоритета 5 (critical, ToS-байт равен 0xA0 или 10100000b), а для обычного трафика уровень 0 (routine, ToS-байт равен 0x00 или 00000000b). У Cisco есть для каждого уровня приоритета специальное имя (precedence critical, precedence flash и т. д., см. таблицу).

IP Precedence Value

Эти коды используются также при назначении трафику маркировки, при конфигурировании policy-map:
!создается карта политики Police-GE0/1
policy-map Police-GE0/1
class Voice-GE0/1
priority 5000
set dscp ef
class Route-GE0/1
set dscp cs6
priority 1000
class Signal-GE0/1
set dscp cs3
priority 4500
class class-default
fair-queue

Когда используется термин CoS, то обычно имеется в виду перенос информации о приоритете на втором сетевом уровне L2 (MAC-адреса). При этом для кодирования приоритета используются 3 бита (получаются уровни от 0 до 7). Расположение этих бит в потоке данных зависит типа магистрального канала L2.

Источник

Какой уровень приоритета обработки пакетов tos при настройке параметров ethernet

В сетях передачи данных присутствует различный тип трафика, нуждающийся в определенном качестве обслуживания. Есть приложения, критичные к задержкам при передаче данных. Например, голосовая передача данных или управление устройствами в промышленных сетях. Для других приложений важно отсутствие потерь, при этом время передачи данных не влияет на работу. Например, сбор данных с устройств учета.

Основные параметрами определения качества связи:

Чтобы обеспечить приоритетное обслуживание определенного типа трафика, используют технологию QoS (Quality of Service). QoS обеспечивает выделенную полосу пропускания, контролирует задержку и джиттер, а также ограничивает потери данных.

Модели QoS

Маркировка трафика согласно обслуживанию DiffServ

Существует несколько способов промаркировать трафик сети:

На канальном уровне маркировка пакетов происходит в соответствии со стандартом 802.1p. Поле CoS занимает 3 бита в 4-байтовом заголовке 802.1Q, который содержит p-тег, определяющий приоритет и идентификатор VLAN. Всего может быть установлено до 8 классов обслуживания данных, описанных в стандарте 802.1D. Исходя из всего этого, необходимым условием маркировки CoS является тегирование трафика по технологии VLAN. Такая маркировка QoS возможно только в пределах локальной сети, так как при прохождении пакетов сквозь маршрутизатор VLAN теги удаляются.

При получении пакета определяется к какому классу QoS он относится. Затем в соответствии с уровнем обслуживания данный пакет помещается в свою очередь, где ожидает отправки.

Основные методы обработки очередей:

Если технология QoS на коммутаторе отключена, пакеты будут обрабатываться именно по правилу FIFO.

Минус: если очередь с наивысшим приоритетом заполнена пакетами, то трафик из остальных очередей вообще не будет передаваться.

Со временем были созданы гибридные методы обработки очередей.

QoS в коммутаторах Moxa

Коммутаторы Moxa поддерживают стандартные методы маркировки потоков данных: CoS (в соответствии со стандартом IEEE 802.1D) и ToS (DSCP).

Приоритет очередей:

Коммутаторы Moxa поддерживают несколько приоритетов очередей

Стратегии обработки очередей:

Настройка QoS

Все настройки, относящиеся к механизмам QoS осуществляются через web-интерфейс в разделе QoS.

Параметр Scheduling Mechanism определяет механизм обработки очередей.

Входящий трафик по умолчанию анализируется сначала на идентификатор ToS, затем CoS, последним проверяется приоритет порта (Port Priority).

Галочками в таблице Ingress Classification Setting можно включить или отключить проверку входящего трафика по ToS, CoS или Port Priority. Также в этой таблице указывается какой приоритет присвоен трафику того или иного порта коммутатора.

Если входящий трафик не промаркирован согласно ToS или CoS, но есть необходимость в разделении уровня обслуживания между потоками трафика, то можно использовать функцию Port Priority. Важно помнить, что при этом исходящий трафик не будет маркироваться.

Определяется соотношение классификации трафика по CoS с очередями исходящего трафика

Определится соотношения классификации трафика по DSCP с очередями исходящего трафика

IEC 61850 QoS

Коммутаторы серии Power-Plant (PT-7000) для энергетики поддерживают технологию IEC 61850 QoS, которая гарантирует доставку критически важных пакетов с наивысшим приоритетом. Данные стандарта IEC 61850 помещаются в отдельную очередь и передаются независимо от остального трафика.

Тип пакетов в очереди МЭК 61850: GOOSE, SMV, PTP

Уровень приоритета пакетов внутри очереди МЭК 61850: High, Medium, Normal, Low

Использование QoS в кольцевых топологиях Turbo Ring/Chain

При использовании QoS в сетях Turbo Ring/Chain важно помнить, что служебные сообщения Turbo Ring/Chain по умолчанию имеют наивысший приоритет. Если при настройке QoS другой трафик также имеет наивысший приоритет, то при загруженности приоритетной очереди служебные пакеты Turbo Ring/Chain могут потеряться. Потеря служебной информации приведет к нестабильной работе резервированной сети. Исходя из этого, рекомендуется, чтобы в кольцевых топологиях наивысший приоритет имели только служебные пакеты Turbo Ring/Chain.

Источник

Quality of Service: приоритизация трафика

Для обеспечения улучшенного качества передачи данных, имеющих повышенное значение, в сетях применяется специальный механизм Quality of Service (QoS). Поэтому любой специалист, занимающийся сетями, должен знать, что это — QoS, и как работает эта технология.

О технологии

Технология QoS используется для предотвращения потери и увеличения скорости обработки важных данных при отправке по сети. Ее суть заключается в приоритизации трафика. Умное распределение QoS — это предоставление деление трафика на классы с предоставлением им разных приоритетов в обслуживании. При этом трафик, которому присвоен более высокий класс, обрабатывается сетевым оборудованием в первую очередь. Поэтому он проходит по сети с минимальными задержками.

Что такое качество обслуживания?

При передаче данных по сетям качество обслуживания оценивается по следующим ключевым параметрам:

Поддержка QoS — это возможность сетевого оборудования контролировать все эти параметры. Этот механизм, который выделяет для информации заданную полосу пропускания, снижает уровень джиттера и задержки, защищает важные пакеты от потери.

Использовать технологию QoS можно при условии, что она поддерживается всеми сетевыми устройствами между получателем и отправителем.

Зачем использовать приоритизацию трафика?

По сетям проходит трафик разных видов. В том числе передаются данные электронной почты, веб-приложений, мессенджеров, голосовых сообщений, видео, телеметрии и других типов. Для каждого из вида трафика существуют определенные требования по качеству передачи. Так, для видео или голосового трафика характерна особая чувствительность к задержкам. Телеметрический трафик намного более устойчив к задержкам, но он должен гарантированно доставляться. Для выполнения всех требований каждому виду трафика присваивается определенный приоритет, в соответствии с которым определяется очередность его обработки сетевым оборудованием.

Приоритизация трафика дает следующие плюсы:

Приоритизация необходима, главным образом в особо нагруженных, узких местах, в которых пропускная способность канала не позволяет одновременно передавать большой объем поступающих пакетов. Также она позволяет защитить трафик, чувствительный к задержкам, от воздействия всплесков активности в сети.

Механизм работы QoS

Чтобы понять, что такое QoS в сетях, необходимо разобрать механизм его работы. Для реализации технологии применяется маркировка трафика, благодаря которой каждый передаваемый пакет имеет поле с указанной отметкой о его приоритете.

В сетевых коммутаторах применяются два стандартных способа маркировки:

Особенности маркировки IEEE 802.1p — Class of Service

Стандарт IEEE 802.1Q предусматривает тегирование трафика, что необходимо для передачи данных о принадлежности к VLAN. В кадр Ethernet включается тег 802.1Q размерностью 4 байта. Он содержит информацию о VLAN, а также сведения об установленном уровне приоритета трафика. Таким образом, IEEE 802.1p можно назвать частью IEEE 802.1Q.

В стандарте IEEE 802.1p предусматривается 8 классов приоритета трафика, которые приведены в таблице:

Качество передачи не гарантировано, но поддерживается на лучшем уровне из возможного

Приоритетный трафик. Не критичные к задержке, но критичные к потерям данные. Менее приоритетные, чем контролируемый трафик

Excellent Effort (business critical)

Контролируемый трафик. Критичный к потерям, но не критичный к задержке. Мультимедийные потоки

Controlled Load (streaming multimedia)

Видеопотоки. Критичной является задержка свыше 100 мс

Голосовой трафик. Критичной является задержка свыше 10 мс

Данные управления сетью

Network Control Reserved traffic

Несмотря на достаточно частое использование в локальных сетях, приоритизация по стандарту IEEE 802.1p имеет ряд существенных ограничений:

Особенности маркировки Differentiated Services (DiffServ) — Type of Service

QoS Type of Service — это маркировка, которая применяется в коммутаторах 3 уровня и маршрутизаторах. Она предусматривает включение специального байта ToS (Type of Service) в заголовок IP. В этом байте прописаны сведения о приоритете трафика.

Преимущества DiffServ перед IEEE 802.1p:

Очереди трафика

В коммутаторах поступающие на порт пакеты помещаются в несколько очередей трафика для ожидания их обработки устройством. Наиболее важный трафик помещается в первую очередь, менее важный — в последующие очереди по убыванию степени важности. Чем большее количество очередей поддерживает коммутатор, тем точнее он балансирует передачу данных.

Порядок работы коммутатора:

Существую разные механизмы очередей. Управляемыми коммутаторами применяется два типа таких механизмов: Weighted Fair Queuing (WFQ) и Strict Priority Queuing (SPQ).

При использовании механизма WFQ (взвешенная справедливая очередь) выполняется циклическое обслуживание очередей. Объем трафика, передаваемого за цикл, определяется в зависимости от приоритета очереди. Из высокоприоритетных очередей в единицу времени на выходной порт выдается больше пакетов, чем из очередей с меньшим приоритетом. Плюс этого механизма заключается в выделении определенного минимума пропускной способности всем классам трафика при полной загруженности полосы пропускания. Это исключает потерю менее приоритетного трафика при перегрузках.

Механизм SPQ (строгая очередь приоритетов) предусматривает первоочередную передачу трафика с высоким приоритетом. Менее приоритетный трафик начинает передаваться только после полной передачи данных с высшим приоритетом. Этот подход гарантирует отправку высокоприоритетных данных, но может приводить к потере менее приоритетного трафика при перегрузках канала.

В неуправляемых коммутаторах применяется механизм Weighted Round Robin (WRR), или взвешенный циклический алгоритм. Он предусматривает последовательное и циклическое обслуживание очередей. Каждой из очередей, в соответствии с ее приоритетом, задается определенное время обработки. Плюсом алгоритм можно назвать гарантию доступа к передаче в установленных пропорциях для каждой очереди.

Настройка приоритизации трафика на коммутаторах TING

Понимая, что такое тип QoS, нужно разобраться с настройкой трафика на сетевом оборудовании.

Настройка приоритизации на коммутаторах TING предусматривает назначение коэффициентов типам трафика. Они вступают в силу при полной загрузке канала. В результате пропускная способность распределяется для разных типов трафика в соответствии с установленными значениями коэффициентов, которые могут варьироваться от 1 до 100. Чем более высокий коэффициент присвоен трафику, тем более высокая доля пропускной способности канала предоставляется ему в случае повышенной нагрузки.

Настройка выполняется путем задания правил, ссылающихся на очереди, которые, в свою очередь, ссылаются на каналы (пайпы).

Для создания канала нужно перейти по пути Межсетевой экран — Ограничитель трафика — Настройки. После этого необходимо вызывать окно редактирования канала, кликнув на «+» на вкладке «Каналы». Здесь задается пропускная способность канала.

Далее нужно перейти на вкладку «Очереди» и нажать на значок «+». В появившемся окне редактирования ввести данные для очереди. Основным параметром для очереди будет ее весовой коэффициент.

После задания весового коэффициента для очереди приступают к созданию правил. Для этого нужно кликнуть на «+» на вкладке «Правила». Предусматривается возможность создания правил для трафика SMTP, HTTP, HTTPS — в таблицах прописывают соответствующие порты и IP-адреса. При этом трафик HTTP и HTTPS попадают в одну очередь и одинаково обрабатываются со скоростью до 1 Мбит/c.

Использование QoS в кольцевых топологиях Turbo Ring/Chain

При работе в топологиях Turbo Ring/Turbo Chain самый высокий приоритет всегда должен иметь служебный трафик протоколов резервирования. Если при настройке QoS наивысший приоритет задан другому трафику, это может привести к несвоевременной доставке служебных сообщений. Поэтому в резервированных сетях Turbo Ring/Chain не рекомендуется назначать наивысший приоритет никакому трафику в настройках, чтобы не допустить ухудшения работы и увеличения времени восстановления.

Источник

Quality of Service: приоритизация трафика

Quality of Service: приоритизация трафика

В статье рассказываем о том, что такое QoS в целом и об особенностях его работы в коммутаторах MOXA.

О технологии QoS

Для того, чтобы повысить вероятность доставки важных данных, в коммутаторах MOXA реализована поддержка технологии Quality of Service (QoS).

QoS – технология приоритизации трафика, т.е. предоставление различным классам трафика различных приоритетов в обслуживании. Это означает, что более важный трафик будет обработан коммутатором быстрее, и задержки при его прохождении по сети будут минимальны.

Что такое качество обслуживания?

Все эти параметры позволяет контролировать механизм QoS: выделяет определенную полосу пропускания, уменьшает задержку и джиттер при передаче пакетов, предотвращает отбрасывание важных пакетов.

Важно: для работы QoS все сетевые устройства между отправителем и получателем должны поддерживать эту технологию.

Зачем использовать приоритизацию трафика?

Трафик в сети бывает нескольких видов: данные от web-приложений, электронной почты, видео, голоса, мессенджеров, телеметрии и т.д. Голосовой и видео трафик чувствителен к задержкам, а трафик телеметрии нет, но требует гарантированной доставки. Чтобы учесть и обеспечить все эти требования, каждому типу трафика присваивается свой приоритет, который и определяет очередность обработки его коммутатором.

Стоит отметить, что приоритизация требуется в основном только в узких, загруженных местах, когда пропускной способности канала не хватает для передачи всех поступающих пакетов и нужно каким-то образом дифференцировать их обработку. Кроме того, приоритизация необходима для предотвращения влияния всплесков сетевой активности на чувствительный к задержкам трафик.

Механизм работы QoS

Маркировка трафика по стандарту IEEE 802.1p – Class of Service

Можно сказать, что IEEE 802.1p как бы является частью IEEE 802.1Q.

Структура Ethernet кадра. Тег 802.1p внутри тега 802.1Q

Стандарт IEEE 802.1p описывает 8 различных классов приоритета

На уровне 3 модели OSI: в маршрутизаторах и коммутаторах 3-го уровня, – применяется другой вид приоритизации, при котором в заголовок IP добавляется специальный байт ToS – Type of Service, в котором указывается информация о приоритете.

Поле ToS состоит из 6 бит DiffServ Code Point (DSCP) и 2 бит Explicit Congestion Notification.

DSCP использует 64 значения для уровней сервиса, что позволяет настроить приоритеты очень гибко.

Структура пакета IP. Расположение байта ToS в заголовке IP.

Структура байта ToS несколько раз пересматривалась, поэтому для совместимости с предыдущими версиями поля ToS первые 3 бита определяют приоритет.

Очереди трафика

Аппаратное обеспечение коммутаторов имеет несколько очередей трафика, в которые помещаются приходящие на порт коммутатора пакеты и ожидают, когда коммутатор их обработает. В коммутаторах MOXA таких очередей четыре. Вы можете увидеть этот параметр в спецификации устройства: Priority queues или Кол-во очередей приоритетов на порт. Чем больше очередей, тем более точно коммутатор может балансировать передачу трафика. Соответственно более важный трафик помещается в первую очередь, и так далее.

Схема обработки трафика коммутатором

Управляемые коммутаторы MOXA поддерживают два различных механизма организации очередей:

Weighted Fair Queuing (WFQ) – Взвешенная справедливая очередь:

В этом случае все очереди обслуживаются циклически, в зависимости от приоритета очереди определяется количество передаваемого трафика за цикл. В коммутаторах MOXA трафик обрабатывается в соотношении: 8-4-2-1. Это значит, что из высокоприоритетной очереди за единицу времени будет выдано на выходной порт больше пакетов, чем из низкоприоритетной.

Преимущество такого подхода в том, что при полной загруженности канала всем классам трафика выделен определенный минимум пропускной способности. Т.е. в моменты перегрузки менее приоритетный трафик не потеряется, а тоже будет передаваться.

Strict Priority Queuing (SPQ) – Строгая очередь приоритетов:

В этой схеме в первую очередь передается высокоприоритетный трафик. Пока весь трафик с наивысшим приоритетом не будет передан, менее приоритетный трафик не будет передаваться. Такой подход может привести к тому, что при большой загрузке канала высокоприоритетным трафиком, менее приоритетный будет отбрасываться и никогда не будет передан. В тоже время у высокоприоритетный трафик всегда будет гарантировано отправлен.

В неуправляемых коммутаторах MOXA реализован механизм

Weighted Round Robin (WRR) – Взвешенный циклический алгоритм:

В этой схеме очереди обслуживаются последовательно и циклически. Каждая очередь имеет свое время обработки, чем выше приоритет очереди, тем больше времени выделяется на передачу.

Преимуществом такой организации является отсутствие монополизации полосы пропускания, все очереди получают доступ к полосе, в заданных пропорциях.

Настройка приоритизации трафика на коммутаторах MOXA

Настройка QoS в неуправляемых коммутаторах

Традиционно поддержка QoS была только у управляемых коммутаторов и ее можно было настроить только через командную строку или веб-интерфейс. Компания MOXA пошла дальше, и внедрила технологию QoS и в неуправляемые коммутаторы новой линейки.

Для настройки используются DIP-переключатели на корпусе устройства.

При установке переключателя QoS с положение ON, активируется механизм QoS – 4 очереди приоритетов по схеме WRR.

Настройка QoS в управляемых коммутаторах

Все настройки находятся в разделе QoS.

Вкладка QoS Classification

Egress Scheduling Setting (Планировщик выходных пакетов)

Scheduling Mechanism – выбор механизма обработки очередей: Weighted Fair Queuing (WFQ) или Strict Priority Queuing (SPQ).

Ingress Classification Setting (Классификатор входящих пакетов)

В этой таблице установлены правила обработки входящего трафика.

Т.е. сперва проверяется наличие тегов ToS и CoS в заголовках, а при их отсутствии в кадр добавляется тег CoS со значением из таблицы.

Если отключить галочками проверку ToS и CoS, тогда все входящие кадры будут маркироваться значением приоритета из таблицы.

Вкладка Port Priority

Тут можно настроить распределение входящего трафика по очередям в соответствии со значением в теге CoS.

В управляемых коммутаторах MOXA есть 2 типа настроек QoS в зависимости от модели.

Для моделей коммутаторов 1 типа можно задать отношение CoS Priority для 4 очередей.

Для моделей коммутаторов 2 типа можно задать отношение CoS Priority для 8 очередей:

Вкладка DSCP Mapping

Тут можно настроить распределение входящего трафика по очередям в соответствии со значением в байте ToS.

Использование QoS в кольцевых топологиях Turbo Ring/Chain

Весь служебный трафик протоколов резервирования Turbo Ring/Turbo Chain всегда имеет наивысший приоритет. Поэтому, если в сети есть другой трафик с наивысшим приоритетом, то служебные сообщения могут не быть доставлены вовремя, что скажется на работе и времени восстановления резервированной сети, особенно в моменты перегрузок по высокоприоритетному трафику. В резервированных сетях Turbo Ring/Chain компания MOXA рекомендует не назначать никакому трафику в сети наивысший приоритет.

Источник