أساسيات تقنية جودة الخدمة QoS في شبكات الكمبيوتر

باستخدام “QoS” يمكن لهذه الشركات منع حدوث اضطراب في شكل فقدان حزمة “IP” والتأخير وعدم الاستقرار في “VoIP” أي الصوت عبر “IP”، وكذلك “AoIP” لأي الصوت عبر “IP” وتطبيقات الاتصالات الأخرى في الوقت الفعلي.

ما هي تقنية جودة الخدمة QoS

تقنية جودة الخدمة “QoS”: هو مصطلح يشير إلى التكنولوجيا المستخدمة لإدارة حركة البيانات عبر الشبكة، كما تم تصميمه لتقليل التداخل مثل فقدان الحزم وعدم الاستقرار وزمن الوصول، كما تشرف على التحكم في موارد الشبكة وإدارتها، حيث تحدد أيضاً الحدود والأولويات لفئات البيانات المختلفة التي تنتقل بين شبكات “IP” كحركة عرض النطاق الترددي عبر الشبكة.

من المتوقع أن تقدم الشركات الحديثة خدمات موثوقة ويمكن الاعتماد عليها بأقل قدر من التعطيل للمستخدم النهائي، وفي السنوات الأخيرة أصبحت التطبيقات مثل الصوت والفيديو ومشاركة الملفات والبيانات المتدفقة جزءاً من حياتنا اليومية بشكل متزايد، ممّا يعني أنّ جودة الخدمة أصبحت أكثر أهمية من أي وقت مضى.

• “QoS” هي اختصار لـ “Quality-of-Service”.

• “AoIP” هي اختصار لـ “Audio-over-Internet-Protocol”.

• “VoIP” هي اختصار لـ “Voice-over-Internet-Protocol”.

أساسيات تقنية جودة الخدمة QoS

إن حجم استخدام التطبيقات والعدد المتزايد من الأجهزة المتصلة بالشبكة والارتفاع الكبير في استخدام الوسائط الاجتماعية يعني أنّه يمكن في كثير من الأحيان إغراق الشبكة، ويمكن أن يؤدي الحمل الزائد على الشبكة إلى اختلافات في الأداء، ونتيجةً لذلك تغمر أقسام تكنولوجيا المعلومات بتقارير عن اجتماعات الفيديو المتقطعة وسوء جودة الصوت والتأخيرات، بل وحتى انقطاع المكالمات الهاتفية ممّا قد يضر بشكل كبير بالكفاءات اليومية في مكان العمل.

في كثير من الأحيان سيتم دمج جودة الخدمة في اتفاقية مستوى الخدمة التي يقدمها مزود الخدمة الخاص بهم وهذا يضمن مستوى معين من الخدمة، ومع ذلك يمكن استخدام الأدوات والتقنيات بشكل مستقل لتحقيق جودة الخدمة.

لماذا تعتبر جودة الخدمة مهمة

ضبط جودة الخدمة “QoS” هو في الأساس إدارة مرور حزم البيانات التي تنتقل عبر الشبكة في وقت واحد، كما تم تطوير سياسات جودة الخدمة “QoS” للسماح لمسؤولي الشبكات الأفضل بتحديد أولويات تطبيقات معينة وفقاً لاحتياجات أعمالهم الأساسية، مع تخصيص أهمية أكبر لأنواع معينة من تسليم البيانات على الآخرين.

تعد سياسات جودة الخدمة هذه جزءاً لا يتجزأ من الشركات التي تعتمد على اجتماعات الفيديو الحية والتدريب عبر الإنترنت وتدفق الوسائط لتعمل في مهامها اليومية، كما تمنع جودة الخدمة “QoS” تسليم هذه الأنواع من البيانات من التعرض للخطر بسبب مستويات حركة المرور المرتفعة على الشبكة، وتعمل “QoS” على تخفيف هذه المشكلات عن طريق تصنيف وتنفيذ العديد من الوظائف، بما في ذلك:

1- الكمون

الكمون: هو مقدار الوقت الذي تستغرقه الحزمة للمغامرة من المصدر إلى عنوان “IP” المقصود كما يجب أن يكون زمن انتقال هذه الحزم قريبًا من الصفر قدر الإمكان، ومع ذلك يمكن أن يؤدي إلى تأثير صدى للمستلم أو تداخل الصوت في حزم صوت وصوت “IP” في حالة حدوث زمن انتقال.

يمكن أن يكون زمن انتقال الشبكة مشكلة شائعة ومزعجة لأقسام تكنولوجيا المعلومات إذا تركت حزم بروتوكول النقل في الوقت الفعلي “RTP” غير مصنفة، كما يُعد التصنيف وتحديد الأولويات ضروريين في هذه الحالات لتجنب مشكلات زمن الوصول في عمليات تبادل “IP” للفيديو والصوت.

• “RTP” هي اختصار لـ “Real-time-Transport-Protocol”.

2- تقليل الارتعاش

الارتعاش: هو تأثير ضار آخر لازدحام الشبكة وينتج عنه تدهور في جودة الصوت وبيانات الصوت والفيديو حيث غالباً ما تؤدي نبضات الإشارة غير المنتظمة إلى توزيع وسرعة غير منتظمة لحزم البيانات بين عناوين “IP”، ويمكن أن يتسبب ذلك في تأثيرات وميض وفجوات في الصوت أو الصور وتسليم الحزمة خارج التسلسل.

3- منع فقدان الحزم

فقدان الحزم: هو فقدان حزم البيانات بسبب الازدحام على الشبكة، كما يحدث فقدان الحزم عندما يتعين على جهاز التوجيه أو المحول تجاهل حزم البيانات الواردة بسبب التحميل الزائد حتى يتم حل المشكلة، ومع تطبيق “QoS” بشكل فعال يتم دعم التدفق المستمر لحركة المرور ممّا يعني عدم انسحاب الحزم تماماً، كما تملي سياسات تحديد الأولويات أن يتم ترتيب أنواع البيانات وفقاً لذلك والقضاء على الاختناقات داخل الشبكة المزدحمة.

4- تحسين الأمن

تتمتع “QoS” بالقدرة على حظر حركة مرور البيانات غير المرغوب فيها أو المشبوهة في مسارها، حيث تعمل كجدار حماية لجعلها مكوناً رئيسياً لبنية تحتية للشبكة أكثر أماناً، كما تملي سياسات الأمان أيضاً أن يتم تصنيف الحزم المشفرة في مرتبة أعلى ممّا يضمن إعطاء الأولوية لحزم البيانات الآمنة.

كيفية عمل QoS داخل الشبكة

1- الخدمات التكاملية IntServ

الخدمات المتكاملة: هي نموذج لجودة الخدمة “QoS” يعمل من خلال تخصيص النطاق الترددي لمسار معين والحفاظ عليه على الشبكة، وعند التقدم بطلب تخصيص الموارد واستخدام بروتوكول حجز الموارد “RSVP” يمكن لأجهزة الشبكة تقييم تدفق حزم البيانات لضمان مساحة كافية لقبول الحزم الضرورية.

2- خدمة DiffServ

إنّ نموذج “QoS” الأكثر استخداماً “DiffServ” يعمل عن طريق تعيين قيمة لكل نوع من أنواع حركة المرور ويقوم المسؤولون بتعيين قيمة نقطة رمز الخدمات المتمايزة “DSCP”، وتتراوح من صفر إلى 63 لكل نوع من أنواع الحركة لتصنيفها وفقاً للأولوية وحركة المجموعة وفقاً لفئات الحركة “TCs”، كما يمكن تخصيص هذه القيم في الرؤوس ذات الصلة، والبيانات ذات قيمة “DSCP” ذات الأهمية ستكون لها الأسبقية على مجموعات البيانات الأخرى وستصل إلى وجهتها المقصودة دون تأخير أو انقطاع.

• “DSCP” هي اختصار لـ “Differentiated-Services-Code-Point”.

• “TCs” هي اختصار لـ “Tata-Consultancy-Services”.

3- أفضل مجهود

الجهد الأفضل: هو نموذج أقل استخداماً وهو الأكثر بساطة إلى حد بعيد ولا يستخدم هذا النموذج أولوية “QoS”، ويعني أنّ جميع الحزم يتم تقييمها بالتساوي مع تلقي نفس الأولوية عبر الشبكة ويُستخدم أفضل جهد في الغالب كنموذج افتراضي، حيث لم تقم الشبكات بعد بتكوين أي سياسات جودة خدمة.

دور آليات جودة الخدمة

تستخدم “QoS” مجموعة من الآليات لتحسين تدفق حركة المرور بشكل أفضل وتلبية متطلبات سياسة “QoS” من حيث فئة الخدمة، وتستخدم نماذج “DiffServ” و”IntServ” آليات “QoS” هذه والتي يعمل العديد منها بشكل متزامن لدعم تحديد الأولويات وتقليل الازدحام على الشبكة.

تقوم وظائف التصنيف والتمييز بفحص النوع المحدد من البيانات داخل كل حزمة بيانات وتصنيف كل نوع وعلى سبيل المثال قد تحتوي حزمة واحدة على بيانات “VoIP”، كما قد يكون الصوت عبر “IP”، وبمجرد تصنيف البيانات يتم تمييزها وفقاً لمستوى أولويتها ومعالجتها عند اجتياز الشبكة وعند استلامها في نقطة الوصول الوجهة وعادةً ما يكون جهاز التوجيه.

توجد ميزة إدارة الازدحام لتحديد علامات كل حزمة وهي مسؤولة عن ترتيب الحزم التي تتبع العلامات بناءً على كل خوارزمية، ويمكن أن تتضمن أنظمة قائمة الانتظار ما يرد أولاً يصرف أولاً “FIFO” وأولوية قائمة الانتظار “PQ” والاصطفاف المخصص “CQ”، والاصطفاف العادل المرجح “WFQ” والانتظار المنخفض في قائمة الانتظار “LLQ”.

يتم استخدام تجنب الازدحام لتتبع حركة مرور الشبكة وتحديد مخاطر الازدحام لحزم البيانات المختلفة والتنبؤ بالازدحام لتمكين دورة مرور أكثر سلاسة، كما سيسمح تجنب الازدحام بإسقاط الحزم ذات الأولوية المنخفضة لصالح الحزم ذات الأولوية العالية، بما يتماشى مع سياسات جودة الخدمة والاكتشاف المبكر العشوائي الموزون “WRED”.

تشكيل يعدل حركة المرور عند الدخول إلى الشبكة، والتمييز بين تطبيقات البيانات الحساسة للوقت وتطبيقات الوقت الفعلي مثل المراسلة مقابل الصوت والفيديو، ويعمل تشكيل حركة المرور من خلال إعطاء الأولوية للصوت وحركة المرور الأساسية الأخرى مثل مؤتمرات الفيديو على بيانات أقل تعتمد على الوقت.

• “LLQ” هي اختصار لـ “Low-latency-queuing” و”FIFO” هي اختصار لـ “first-in-first-out”.

• “CQ” هي اختصار لـ “Custom-Queueing” و”WFQ” هي اختصار لـ “Weighted-fair-queueing”.

• “PQ” هي اختصار لـ “Priority-Queueing” و”WRED” هي اختصار لـ “Weighted-random-early-detection”.