Che cos'è la qualità del servizio (QoS)?

Luglio 12, 2024

La qualità del servizio (QoS) si riferisce alle prestazioni complessive e all'affidabilità di un servizio o di una rete, in particolare in termini di capacità di soddisfare costantemente standard predefiniti. QoS comprende vari parametri come larghezza di banda, latenza, jitter e tassi di errore, con l'obiettivo di garantire prestazioni ottimali per applicazioni e servizi critici.

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Che cos'è la qualità del servizio (QoS) nella rete?

La qualità del servizio (QoS) si riferisce al livello di prestazioni di un servizio o di una rete, garantendo che soddisfi standard specifici e predeterminati per fornire un'esperienza utente affidabile ed efficiente. Implica la gestione e la definizione delle priorità delle risorse di rete per garantire che i servizi essenziali funzionino senza intoppi e con interruzioni minime. QoS soddisfa diversi indicatori chiave di prestazione, tra cui larghezza di banda, latenza, jitter e tassi di errore, per garantire che i dati fluiscano senza problemi e soddisfino i livelli di qualità richiesti.

Nel networking, le tecniche QoS implicano la classificazione e la definizione delle priorità di diversi tipi di traffico per prevenire la congestione e garantire che il traffico ad alta priorità applicazioni ricevere la larghezza di banda necessaria e un ritardo minimo. Ciò è particolarmente importante negli ambienti in cui coesistono più tipi di traffico dati, poiché aiuta a mantenere le prestazioni delle applicazioni critiche anche durante i periodi di utilizzo elevato della rete.

Tipi di traffico di rete

Il traffico di rete si riferisce al flusso di dati attraverso una rete di computer e può essere classificato in base al tipo di dati trasmessi e ai suoi requisiti specifici. Comprendere i tipi di traffico di rete è fondamentale per implementare misure QoS efficaci per garantire che tutte le applicazioni e i servizi funzionino in modo ottimale. Ecco i principali tipi di traffico di rete:

  • Traffico vocale. Ciò include i pacchetti di dati relativi alle comunicazioni vocali, come VoIP (Voice over Internet Protocol). Il traffico vocale richiede una bassa latenza e un jitter minimo per mantenere conversazioni chiare e senza interruzioni.
  • Traffico video. Questa tipologia comprende dati relativi allo streaming video e alle conferenze. Il traffico video necessita di larghezza di banda elevata e bassa latenza per fornire esperienze visive fluide e di alta qualità senza buffering o ritardi.
  • Traffico di dati. Questa categoria generale include lo standard trasmissioni di dati come trasferimenti di file, e-mail e navigazione sul Web. Il traffico dati è meno sensibile alla latenza ma richiede una consegna affidabile per garantire l'integrità dei dati e la soddisfazione dell'utente.
  • Traffico interattivo. Questo tipo comprende applicazioni interattive in tempo reale come giochi online e servizi desktop remoti. Il traffico interattivo richiede bassa latenza e jitter per garantire un'esperienza utente reattiva.
  • Traffico in streaming. Si riferisce alla trasmissione continua di dati audio o video, come lo streaming musicale o le trasmissioni video in diretta. Il traffico in streaming necessita di un flusso costante di dati con interruzioni minime per mantenere la qualità.
  • Traffico di fondo. Ciò include trasmissioni di dati non urgenti, come aggiornamenti software e backupS. Il traffico in background può tollerare una latenza più elevata e una priorità più bassa poiché non richiede attenzione immediata.

Parametri QoS

I parametri della qualità del servizio sono parametri critici utilizzati per misurare e gestire le prestazioni di una rete. Questi parametri aiutano a garantire il rispetto di standard prestazionali specifici per diversi tipi di traffico di rete. Ecco i principali parametri QoS:

  • Larghezza di banda. La larghezza di banda è la massima velocità di trasferimento dati attraverso una rete. È misurato bit al secondo (bps) e determina la quantità di dati che possono essere inviati o ricevuti in un determinato intervallo di tempo. Una larghezza di banda adeguata è essenziale per gestire grandi volumi di dati e supportare applicazioni ad alta richiesta.
  • Latenza. La latenza, nota anche come ritardo, è il tempo impiegato da un pacchetto di dati per viaggiare dalla sorgente alla destinazione. Di solito viene misurato in millisecondi (ms). La bassa latenza è fondamentale per le applicazioni in tempo reale come Voice over IP (VoIP) e giochi online, dove i ritardi possono avere un impatto significativo sulle prestazioni.
  • Jitter. Il jitter si riferisce alla variazione dei tempi di arrivo dei pacchetti. In altre parole, misura l'incoerenza nel ritardo dei pacchetti. Un jitter elevato causa problemi nelle applicazioni che richiedono un flusso costante di dati, come videoconferenze e streaming multimediale, portando a scarsa qualità e interruzioni.
  • Perdita di pacchetti. La perdita di pacchetti si verifica quando uno o più pacchetti di dati non riescono a raggiungere la destinazione. Viene generalmente espresso come percentuale di pacchetti persi rispetto ai pacchetti inviati. Perdita di pacchetti può peggiorare la qualità delle applicazioni, in particolare quelle sensibili a l'integrità dei dati, come trasferimenti di file e servizi di streaming.
  • Tasso di errore. Il tasso di errore misura il numero di bit o pacchetti corrotti nei dati trasmessi. Tassi di errore elevati possono portare a ritrasmissioni, riducendo la larghezza di banda effettiva e aumentando la latenza. Garantire un basso tasso di errore è fondamentale per mantenere l'integrità dei dati e le prestazioni complessive della rete.
  • Portata. Il throughput è la velocità effettiva con cui i dati vengono trasmessi con successo sulla rete, solitamente misurata in bit al secondo (bps). Indica le prestazioni effettive della rete, considerando fattori come larghezza di banda, latenza e perdita di pacchetti. Un throughput elevato è essenziale per le applicazioni che richiedono un trasferimento dati significativo.
  • Disponibilità. La disponibilità si riferisce alla percentuale di tempo in cui la rete è operativa e accessibile. L'elevata disponibilità è fondamentale per le applicazioni e i servizi critici che richiedono continuità uptime, garantendo che le risorse di rete siano costantemente disponibili quando necessario.

Come funziona QoS?

La qualità del servizio (QoS) dà priorità al traffico di rete e all'allocazione delle risorse per garantire che tipi specifici di dati ricevano la larghezza di banda necessaria, una bassa latenza e un jitter minimo per funzionare in modo ottimale. Ecco una spiegazione dettagliata di come funziona QoS:

  1. Classificazione del traffico. Il primo passo nella QoS è identificare e classificare diversi tipi di traffico di rete. Il traffico viene classificato in base ai requisiti, ad esempio sensibilità alla latenza, esigenze di larghezza di banda e importanza. Le classificazioni comuni includono voce, video, applicazioni interattive e dati in background.
  2. Segnaletica stradale. Una volta classificato, il traffico viene contrassegnato utilizzando varie tecniche come il punto di codice dei servizi differenziati (DSCP) o IEEE 802.1p. Questi contrassegni identificano il livello di priorità di ciascun pacchetto, aiutando i dispositivi di rete a riconoscerli e gestirli in modo appropriato.
  3. Polizia stradale e modellamento. La polizia stradale monitora la velocità del flusso del traffico e garantisce che non superi i limiti predeterminati. Il traffico può essere interrotto o contrassegnato con priorità inferiore se supera questi limiti. Il modellamento del traffico implica il controllo del flusso di traffico per garantire un ritmo regolare e coerente. Il traffic shaping bufferizza i pacchetti in eccesso e li rilascia a una velocità controllata per prevenire la congestione e mantenere la qualità.
  4. Accodamento e pianificazione. I dispositivi di rete utilizzano le code per gestire i pacchetti in base alla loro priorità. Il traffico con priorità più alta viene inserito in code con priorità più alta, garantendo che venga elaborato per primo. Algoritmi di pianificazione come Weighted Fair Queuing (WFQ), Priority Queuing (PQ) e Weighted Fair Queuing basato su classi (CBWFQ) determinano l'ordine in cui i pacchetti vengono trasmessi.
  5. Gestione ed evitamento della congestione. Durante i periodi di traffico intenso, può verificarsi una congestione, che porta alla perdita di pacchetti e ad un aumento della latenza. I meccanismi QoS come il rilevamento precoce casuale (RED) e il rilevamento precoce casuale ponderato (WRED) aiutano a gestire ed evitare la congestione eliminando preventivamente i pacchetti con priorità inferiore per liberare risorse per il traffico con priorità più elevata.
  6. Allocazione della larghezza di banda. QoS garantisce che venga allocata una larghezza di banda sufficiente a diversi tipi di traffico in base alle loro esigenze. Questa allocazione garantisce che le applicazioni ad alta priorità ricevano le risorse necessarie per funzionare in modo efficiente, anche durante i periodi di picco di utilizzo.
  7. QoS end-to-end. Affinché la QoS sia efficace, deve essere implementata lungo l'intero percorso di rete, dall'origine alla destinazione. Ciò include tutti i dispositivi intermedi come router, interruttorie gateway. La QoS end-to-end garantisce che il traffico sia gestito in modo coerente e abbia la priorità in tutta la rete.

Perché la QoS è importante?

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La qualità del servizio (QoS) è importante per diversi motivi, in particolare negli ambienti di rete diversificati e ad alta domanda di oggi. Ecco una spiegazione dettagliata del motivo per cui QoS è essenziale:

  • Garantisce prestazioni affidabili per applicazioni critiche. Nelle reti che supportano una varietà di applicazioni, alcuni servizi, come VoIP, videoconferenze e giochi online, sono altamente sensibili alla latenza, al jitter e alla perdita di pacchetti. QoS dà priorità a queste applicazioni per garantire che ricevano le risorse necessarie per prestazioni ottimali, prevenendo problemi come interruzioni delle chiamate, scarsa qualità video e ritardi.
  • Migliora l'esperienza dell'utente. QoS aiuta a mantenere un'esperienza utente di alta qualità garantendo che le applicazioni critiche funzionino in modo affidabile anche durante i periodi di traffico di punta. Ciò è essenziale per mantenere la produttività negli ambienti aziendali in cui la comunicazione e la collaborazione in tempo reale sono vitali.
  • Gestisce la larghezza di banda in modo efficiente. Assegnando la priorità al traffico in base alla sua importanza e ai suoi requisiti, QoS garantisce che la larghezza di banda disponibile venga utilizzata in modo efficiente. Ciò previene la congestione della rete e garantisce che le applicazioni ad alta priorità ricevano la larghezza di banda di cui hanno bisogno senza essere influenzate dal traffico meno critico.
  • Supporta gli accordi sul livello di servizio (SLA). Molte organizzazioni lo hanno fatto SLA con i propri clienti o fornitori di servizi, che specificano le prestazioni e la disponibilità previste dei servizi di rete. QoS aiuta a soddisfare questi SLA fornendo i meccanismi necessari per garantire i livelli di prestazioni richiesti per i diversi tipi di traffico.
  • Facilita le reti convergenti. Le reti moderne spesso trasportano un mix di traffico dati, voce e video. La QoS è essenziale per le reti convergenti poiché garantisce che diversi tipi di traffico possano coesistere senza influenzarsi negativamente a vicenda. Ciò è particolarmente importante per sistemi di comunicazione unificati che integrano diverse modalità di comunicazione in un'unica infrastruttura di rete.
  • Riduce i costi operativi. Ottimizzando le prestazioni della rete e prevenendo la congestione, QoS riduce la necessità di costosi aggiornamenti di rete. L'uso efficiente delle risorse esistenti significa che le organizzazioni possono ritardare o evitare i costi associati all'aumento della larghezza di banda per gestire i carichi di traffico.
  • Migliora la sicurezza della rete. Anche la QoS può essere migliorata sicurezza della rete dando priorità al traffico proveniente da applicazioni critiche e limitando l'impatto del traffico dannoso o indesiderato. Questo aiuta a mitigare gli effetti di attacchi di rete e garantisce che i servizi importanti rimangano disponibili e funzionanti.
  • Supporta le tecnologie emergenti. Con l'ascesa di Internet of Things (IoT), cloud informaticae altre tecnologie emergenti, la domanda di servizi di rete affidabili e ad alte prestazioni è in aumento. La QoS è fondamentale per supportare queste tecnologie garantendo che la rete possa gestire i diversi e dinamici modelli di traffico che generano.

Come implementare QoS?

L'implementazione della qualità del servizio prevede diversi passaggi e l'uso di tecniche specifiche per gestire e dare priorità al traffico di rete. Ecco una guida dettagliata su come implementare QoS:

  1. Identificare e classificare il traffico. Il primo passo è identificare i diversi tipi di traffico sulla tua rete. Ciò implica comprendere i requisiti delle varie applicazioni e classificarle in base alla loro sensibilità alla latenza, al jitter e alla perdita di pacchetti. I tipi di traffico comuni includono voce, video, applicazioni interattive e trasferimenti di dati in blocco.
  2. Segna il traffico. Una volta classificato il traffico, è necessario contrassegnarlo in modo che i dispositivi di rete possano riconoscerlo e assegnargli la priorità. Questo viene fatto utilizzando tecniche come il punto di codice dei servizi differenziati (DSCP) o IEEE 802.1p. La marcatura del traffico aiuta a garantire che i pacchetti vengano trattati in base alla loro priorità in tutta la rete.
  3. Configurare la polizia e la modellazione del traffico. Istituire la polizia stradale per monitorare e limitare la velocità del flusso del traffico. Il controllo può eliminare o contrassegnare nuovamente i pacchetti che superano una velocità specificata, garantendo che nessun singolo tipo di traffico travolga la rete. Implementa il modellamento del traffico per attenuare gli picchi di traffico e mantenere un flusso coerente. Lo shaping bufferizza i pacchetti in eccesso e li rilascia a una velocità controllata, prevenendo la congestione e garantendo prestazioni costanti.
  4. Implementare l'accodamento e la pianificazione. Configurare i meccanismi di accodamento sui dispositivi di rete per gestire il modo in cui i pacchetti vengono memorizzati nel buffer e inviati.
  5. Configurare la gestione e l'evitamento della congestione. Istituire meccanismi per gestire ed evitare la congestione. Tecniche come il rilevamento precoce casuale (RED) e il rilevamento precoce casuale ponderato (WRED) aiutano eliminando preventivamente i pacchetti con priorità inferiore prima che la rete diventi congestionata.
  6. Assegna larghezza di banda. Riserva la larghezza di banda per le applicazioni critiche per garantire che dispongano delle risorse di cui hanno bisogno. Ciò può essere fatto utilizzando tecniche come il traffic shaping e l'accodamento, che garantiscono livelli minimi di larghezza di banda per il traffico ad alta priorità.
  7. Configurazione QoS end-to-end. Assicurati che le policy QoS siano applicate in modo coerente lungo l'intero percorso di rete, dall'origine alla destinazione. Ciò include la configurazione delle impostazioni QoS su tutti i dispositivi rilevanti, come router, switch e firewall.
  8. Monitorare e adattare le politiche QoS. Monitorare continuamente le prestazioni della rete per garantire che le politiche QoS siano efficaci. Utilizza strumenti di monitoraggio della rete per tenere traccia di parametri come latenza, jitter e perdita di pacchetti. Regola le impostazioni QoS secondo necessità per risolvere eventuali problemi di prestazioni e adattarti alle mutevoli condizioni della rete.
  9. Formare gli amministratori e gli utenti della rete. Assicurarsi che amministratori di rete sono formati sui principi e sulla configurazione della QoS. Istruisci gli utenti sull'importanza della QoS e su come le loro attività possono influire sulle prestazioni della rete.
  10. Documentare le politiche e le procedure QoS. Conserva la documentazione completa delle policy, delle configurazioni e delle procedure QoS. Ciò contribuisce a garantire la coerenza nell'implementazione e semplifica la risoluzione dei problemi e la regolazione delle impostazioni quando necessario.

Anastasia
Spasojevic
Anastazija è una scrittrice di contenuti esperta con conoscenza e passione per cloud informatica, informatica e sicurezza online. A phoenixNAP, si concentra sulla risposta a domande scottanti su come garantire la robustezza e la sicurezza dei dati per tutti i partecipanti al panorama digitale.