ENSA 09 – Koncepty QoS (Quality of Service)
Vlastnosti
| predmet | Informačné a sieťové technológie |
| typ | poznámky |
| kurz | CCNA3 – ENSA (Enterprise Networking, Security, and Automation) |
| modul | 9 |
| zdroj | Cisco NetAcad – CCNA3_IV_IST_2026_27, Module 9: QoS Concepts |
Ciele modulu
Kvalita prenosu · požiadavky hlasu, videa a dát · algoritmy front (queuing) · QoS modely · techniky implementácie QoS.
1. Kvalita prenosu
- Preťaženie (congestion) vzniká, keď sa viac liniek zbieha na jedno zariadenie a dáta odchádzajú menším počtom/pomalšími rozhraniami, alebo keď požiadavka na šírku pásma prevýši dostupnú.
- Bez QoS sa pakety spracúvajú v poradí príchodu (FIFO) a pri preťažení sa zahadzujú – aj hlas a video.
- Plná fronta → nové pakety sa zahodia (tail drop).
- Šírka pásma (bandwidth) – koľko bitov za sekundu.
- Latencia / delay – čas od zdroja k cieľu (ping meria RTT).
- Jitter – kolísanie oneskorenia prijatých paketov. Kompenzuje ho playout delay (de-jitter) buffer.
- Packet loss – strata paketov (pri preťažení).
Typy oneskorenia
| Oneskorenie | Fixné/premenné | Čo to je |
|---|---|---|
| Code delay | fixné | kompresia dát pri zdroji |
| Packetization delay | fixné | zapuzdrenie do paketu |
| Queuing delay | premenné | čakanie vo fronte |
| Serialization delay | fixné | vyslanie rámca na médium (z NIC na drôt) |
| Propagation delay | premenné | cesta medzi zdrojom a cieľom |
| De-jitter delay | fixné | bufferovanie a rovnomerné posielanie |
2. Charakteristika prevádzky
| Hlas | Video | Dáta | |
|---|---|---|---|
| Charakter | plynulý (smooth), benígny | nárazový (bursty), „hladný“ (greedy) | plynulý/nárazový |
| Citlivosť | na straty aj oneskorenie | na straty aj oneskorenie | necitlivé (TCP retransmisie) |
| Protokol | UDP s prioritou | UDP s prioritou | TCP |
| Latencia | ≤ 150 ms | ≤ 200 – 400 ms | – |
| Jitter | ≤ 30 ms | ≤ 30 – 50 ms | – |
| Strata | ≤ 1 % | ≤ 0,1 – 1 % | – |
| Šírka pásma | 30 – 128 kb/s | 384 kb/s – 20+ Mb/s | najviac kapacity siete |
- Hlas sa pri strate nedá retransmitovať a spotrebuje málo zdrojov.
- Dáta: dôležité, či ide o interaktívnu aplikáciu a či je mission-critical; kvalita z pohľadu používateľa = QoE (Quality of Experience).
3. Algoritmy front (queuing)
QoS politika sa aktivuje až pri preťažení linky.
| Algoritmus | Princíp |
|---|---|
| FIFO | prvý dnu, prvý von; bez priorít; vhodný pre rýchle linky bez preťaženia |
| WFQ (Weighted Fair Queuing) | automaticky delí prevádzku na toky (flows) podľa hlavičiek (IP, MAC, porty, protokol, ToS); váhy; interaktívne toky dopredu |
| CBWFQ (Class-Based WFQ) | používateľom definované triedy (podľa protokolov, ACL, vstupného rozhrania), každej garantovaná šírka pásma |
| LLQ (Low Latency Queuing) | CBWFQ + striktná prioritná fronta (PQ) → hlas ide vždy prvý |
4. QoS modely
| Model | Popis | + | − |
|---|---|---|---|
| Best-effort | žiadne QoS, všetky pakety rovnako | najškálovateľnejší, nič netreba | žiadne záruky, žiadna priorita |
| IntServ (Integrated Services) | aplikácia si cez signalizáciu (RSVP) rezervuje zdroje end-to-end; ak cesta nevie zaručiť QoS, dáta sa nepošlú | najvyššia záruka, admission control per-request | náročný na zdroje, neškáluje |
| DiffServ (Differentiated Services) | prevádzka sa rozdelí do tried, každá trieda iná úroveň služby na každom skoku | vysoko škálovateľný, veľa úrovní | bez absolútnej záruky, zložité mechanizmy |
5. Techniky implementácie QoS
3 kategórie nástrojov
- Klasifikácia a značkovanie (classification & marking) – zistiť triedu prevádzky a označiť paket.
- Vyhýbanie sa preťaženiu (congestion avoidance) – WRED (Weighted Random Early Detection) – náhodne zahadzuje TCP pakety skôr, než sa fronta zaplní → TCP spomalí.
- Riadenie preťaženia (congestion management) – fronty (CBWFQ, LLQ).
- Shaping – nadbytočné pakety podrží vo fronte a pošle neskôr (výstup).
- Policing – prekročenie maximálnej rýchlosti → zahodí / premarkuje (vstup aj výstup).
Klasifikácia
- Podľa rozhraní, ACL, class-map (L2/L3); L4 – L7 pomocou NBAR (Network Based Application Recognition).
Značkovanie
| Technológia | Vrstva | Pole | Bity |
|---|---|---|---|
| Ethernet 802.1Q/802.1p | L2 | CoS | 3 |
| 802.11 Wi-Fi | L2 | TID | 3 |
| MPLS | L2 | EXP | 3 |
| IPv4/IPv6 | L3 | IP Precedence | 3 |
| IPv4/IPv6 | L3 | DSCP | 6 (64 tried) |
- CoS hodnoty: 0 best effort, 3 signalizácia hovoru, 4 videokonferencia, 5 hlas, 6–7 rezervované.
- DSCP je v poli ToS (IPv4) / Traffic Class (IPv6). Kategórie: BE (best effort, 0), EF (Expedited Forwarding, 46 – hlas), AF (Assured Forwarding, AFxy), CS (Class Selector – prvé 3 bity).
- Trust boundary – prevádzku značkuj čo najbližšie k zdroju; dôveryhodné koncové zariadenie = napr. IP telefón.
Krátka ústna odpoveď
QoS zabezpečuje, aby dôležitá prevádzka (hlas, video) dostala prednosť pri preťažení siete. Kvalitu ovplyvňuje šírka pásma, oneskorenie, jitter (kolísanie oneskorenia) a strata paketov; hlas potrebuje latenciu do 150 ms, jitter do 30 ms a stratu do 1 %. Fronty: FIFO, WFQ, CBWFQ (vlastné triedy) a LLQ (striktná priorita pre hlas). Modely: best-effort (bez QoS), IntServ (rezervácia zdrojov, neškáluje) a DiffServ (triedy, škálovateľný). Nástroje: klasifikácia a značkovanie (CoS na L2, DSCP na L3), congestion avoidance (WRED) a congestion management (fronty), plus shaping a policing.
Kvíz – kľúčové otázky z kurzu
- Kolísanie oneskorenia → jitter; čas tam a späť pri pingu → latencia.
- Premenný čas cesty medzi zdrojom a cieľom → propagation delay; vyslanie rámca z NIC na drôt → serialization delay.
- Kedy vzniká preťaženie → dopyt po šírke pásma > dostupná; plná fronta → nové pakety sa zahodia.
- Najväčšiu časť kapacity spotrebúvajú → dáta; min. 384 kb/s, nárazové → video; plynulá, nedá sa retransmitovať → hlas.
- Používateľské triedy → CBWFQ; hlas pred ostatnými → LLQ; toky podľa hlavičiek → WFQ; veľké linky bez preťaženia → FIFO.
- Per-request admission control, najvyššia záruka, náročný → IntServ; najškálovateľnejší s mnohými úrovňami → DiffServ; bez klasifikácie → best-effort.
- Pridanie hodnoty do hlavičky → marking; zahodenie nad limit → policing; podržanie a neskoršie odoslanie → shaping; TCP spomalí pred zaplnením → WRED.
- Trusted endpoint → IP telefón; do PQ pri LLQ → hlas.
- Kompenzácia jitteru → playout delay buffer.
Predchádzajúci: ENSA 08 – VPN a IPsec · Ďalej: ENSA 10 – Správa siete · Späť: CCNA3 – ENSA
🔗 Spätné odkazy (3)