Как работает QoS (качество обслуживания) в домашних сетях и зачем он нужен

Современные роутеры совершенны и просты в эксплуатации. Любой пользователь, даже не имея глубоких познаний о работе сетей, легко может настроить shaping интернет дома. В этой публикации давайте рассмотрим, что дает настройка QoS роутера и как она помогает определить приоритет трафика дома или в офисе.

Что такое QoS в сети

QoS (Quality of Service, что переводится как «Качество сервиса») — механизм управления сетевым трафиком, позволяющий задавать приоритеты для разных типов данных и гарантировать определенный уровень качества соединения. С помощью DPI, систем глубокого анализа трафика, современный роутер способен эффективно распределять данные между разными приложениями и девайсами. Основная задача QoS — обеспечить стабильную работу критичных к задержкам и потерям пакетов сервисов: видеозвонков, VoIP, онлайн-игр, прямых трансляций и потокового видео.

Как работает QoS

Рассмотрим детальнее, как работает Quality of Service и что именно происходит, когда сеть начинает приоритизировать данные. Процесс разделяется на несколько этапов:

• Классификация трафика. Первым делом маршрутизатор, коммутатор или файерволл определяют, какой именно трафик поступает. Фильтрация происходит по IP-адресу источника и назначения, используемому порту, протоколу, типу сервиса или содержимому.
• Маркировка пакетов. После классификации пакеты получают метки, указывающие приоритет.
• Очереди и планировщики. Далее пакеты помещаются в очереди, где разные типы трафика обслуживаются по-разному. Именно здесь решается, какие пакеты данных уйдут первыми, а какие могут подождать своей очереди.
• Traffic Policing и Shaping. Эти механизмы контролируют скорость трафика. Policing устанавливает жесткое ограничение скорости, а пакеты данных, превышающие лимит, отбрасываются или помечаются. Shaping — более мягкий подход, при котором трафик буферизуется и отправляется позже, чтобы уложиться в лимит.

Давайте рассмотрим типичный пример. В семье из нескольких человек кто-то участвует в видеоконференции через Zoom, кто-то играет в онлайн-игру, а кто-то качает сериал с помощью торрента. Без QoS ни одно из приложений не получает приоритета, поэтому Zoom может лагать. С QoS же Zoom получает максимальный приоритет (минимальную задержку и гарантированную ширину канала). Онлайн-игра получает средний приоритет, а торренты самый низкий. Закачка ограничена по скорости или идет в фоновом режиме. Бизнес-сети же обычно применяют более сложные схемы QoS для поддержки IP-телефонии, удаленного доступа, видеоконференций и облачных приложений.

Важно помнить, что QoS работает только в пределах одной административной зоны. Если ваш пакет с приоритетом уходит во внешний интернет, провайдер может его проигнорировать, если нет договоренности между сторонами (например, MPLS или корпоративного VPN). QoS не увеличивает пропускную способность выделенной линии, а управляет тем, как она используется.

Какие проблемы решает QoS

Основные задачи, которые решает данная технология:

• Приоритезация трафика. Звуковой ряд, видеопоток, управление и телеметрия могут быть обработаны раньше фоновых загрузок.
• Гарантированная пропускная способность. Для важного трафика резервируется требуемый объем данных, что обеспечивает стабильную работу приложения или сервиса.
• Минимизация задержек и джиттера. Уменьшить ping QoS особенно актуально для VoIP и видеоконференций, чтобы обеспечить высокое качество связи.
• Ограничение полосы shaping/policing. Контроль и фильтрация потребления трафика по типу, IP-адресу или порту.
• Снижение потерь пакетов благодаря эффективной очередности и буферизации.

Преимущества и недостатки QoS

Рассматриваемая технология имеет свои сильные и слабые стороны. Ее преимущества:

• Повышение стабильности и качества сервисов, особенно в загруженных сетях.
• Возможность управлять локальной сетью в соответствии с приоритетами бизнеса.
• Улучшение пользовательского опыта, меньше лагов и разрывов соединения.
• Максимально эффективное использование выделенной линии с ограниченной пропускной способностью.

Недостатки QoS:

• Сложность настройки, особенно в крупных и гетерогенных корпоративных сетях.
• Аппаратные ограничения: не все устройства поддерживают полноценный QoS.
• Непрозрачность: иногда сложно отследить, какие правила применяются в реальном времени.
• Не решает проблему перегрузки: QoS лишь перераспределяет трафик, но не увеличивает пропускную способность канала связи с провайдером.

Заключение

Сегодня многие бренды выпускают роутеры с приоритезацией трафика: ASUS, Mercusys, TP-LINK, Tenda, Huawei, Netis, Totolink, Keenetic, Cudy и прочие. При покупке нового роутера советуем обратить внимание на модель с QoS.