Со времен Dial-Up (многие помнят тот самый шум модема) до «оптики в дом» (FTTB/FTTH) и Wi-Fi прошло ни много ни мало 20 лет, а скорость передачи данных увеличилась с 0,1 Кбит/с до нескольких Гбит/с, и это накладывает определенные требования к эксплуатации сети и используемому оборудованию.
Полоса пропускания оператора связи не бесконечна
Пропускная способность сети не бесконечна — это факт и фундамент как при строительстве сети провайдера или организации, скажем, фабрики или завода, так и при использовании услуг хостинга. Пропускная способность линии связи зависит от ее характеристик — затухания и скорости, а также от спектра передаваемых в ней сигналов. В качестве частного примера можно рассмотреть беспроводные сети — от расстояния и мощности передатчика зависит затухание сигнала, а от количества клиентов на одном канале — скорость передачи данных. Другим примером, знакомым со школы, является локальная сеть: если в сети один клиент и один сервер, вроде бы проблемы нет; два клиента и один сервер будут делить полосу пропускания пополам и так далее.
Из чего состоит трафик сети
Чтобы расходовать полосу рационально, следует понимать, какой трафик существует в сети, и знать о его критичности к задержке. В сети провайдера весь трафик можно условно разделить на два типа — пользовательский и служебный. Служебный трафик представляет собой информацию для аутентификации и аккаунтинга пользователей, мониторинга сети, трафик служб DHCP и DNS, прочий трафик. Пользовательский трафик, по сути, — весь остальной трафик: http-/https-данные, данные текстовых, голосовых и видеосообщений, потоковое видео, трафик онлайн-сервисов, торрент-трафик и прочее. Доля служебного трафика в сети провайдера не превышает 1 %. Весь uplink, вычислительные мощности сетевого оборудования и пропускная способность самой локальной сети оператора связи расходуются на клиентов.
Если рассматривать сеть не со стороны провайдера, а со стороны пользователя, владеющего сайтом, или небольшой организации, то картина будет немного иной. Трафик владельца сайта будет состоять в основном из http-запросов, ответов на них в виде данных страницы, отдаваемых сервером (страницы сайта, сопутствующие скрипты, стили, изображения и прочее), служебной информации.
Трафик организации немногим будет похож на трафик пользователей — почта, голосовые и видеоданные, ответы серверов сайта, разного рода информация для внутреннего пользования и работы приложений организации.
Не следует забывать о разновидностях DDoS-атак, когда происходит наполнение канала трафиком, передаваемым в сеть для какого-либо узла, либо внезапное подключение нескольких тысяч клиентов к серверам организации (например, web). В этом случае канал связи может оказаться заполненным на 100 %.
По статистике, самые популярные онлайн-сервисы среди взрослого населения США — это электронная почта. Далее следует обмен текстовыми или быстрыми сообщениями. Соцсети в данном рейтинге занимают четвертое место, а замыкает рейтинг онлайн-обучение.
По данным Hootsuite и We are social, на январь 2017 года в мире насчитывается 7,4 млрд человек, из них половина являются пользователями Интернета. Два человека из трех используют мобильный доступ.
Таким образом, вопрос оптимизации использования канала и ресурсов для предоставления заданного качества обслуживания является первостепенным.
Инструменты для экономии полосы пропускания
Как быть, если канал связи почти заполнен?
Первый вариант решения проблемы — естественно, увеличить ширину канала связи. Но иногда это невозможно или стоит достаточно дорого даже для корпоративных клиентов. В таком случае логично уменьшить объем данных, передаваемых в канале связи. Сделать это можно несколькими способами.
Для владельца сайта верным решением будет кэширование статических файлов и сжатие страниц сайта — это все производится в настройках самого веб-сервера. Также имеет смысл обратить внимание на оптимизацию изображений и использование CDN-технологии.
Для провайдеров и организаций, имеющих достаточно крупную сеть, помимо вышесказанного, для экономии полосы пропускания следует обратить внимание в сторону самостоятельного кэширующего сервера или кэширующего proxy-сервера. Также стоит задуматься о сжатии данных внутри сети, например по протоколу MPPC (Microsoft Point-to-Point Compression).
Сжатие данных, использование тонких клиентов, кэширование, использование решений для оптимизации трафика — все это иногда позволяет добиться сокращения трафика в 2–5 раз (трафик разных приложений сжимается по-разному). Также следует понимать структуру трафика и то, как реально используется канал связи. Сделать это можно, скажем, с помощью Flow-технологий. Затем использовать методы приоритизации трафика для сокращения возможных потерь пакетов и роста очередей в активном оборудовании.
Сочетаем QoS и экономию полосы пропускания
QoS — quality of service, или «качество сервиса» — набор методов для управления ресурсами пакетных сетей. Сразу следует отметить, что в различных сетевых устройствах и ОС механизмы QoS реализованы по-разному: при достижении максимума пакеты могут либо отбрасываться, либо задерживаться. Так как при больших нагрузках «собирать» очередь из пакетов слишком затратно, как правило, пакеты отбрасываются.
Использовать инструменты QoS можно в случаях, если имеется приложение, для которого необходима строго определенная полоса пропускания, — например, видеоконференция или VoIP. Данный метод экономии трафика будет работать, когда есть активность. В других случаях полоса, зарезервированная для данного приложения, становится доступна для использования в других целях.
Анализ и управление трафиком для QoS
На сегодня вопрос экономии трафика все еще достаточно актуален. Несмотря на стремительное развитие технологий и наличие сетевых интерфейсов с пропускной способностью 100G, а также возможную их агрегацию, стоит помнить, что полоса пропускания не бесконечна. На рынке представлено не так много систем, которые способны хотя бы кэшировать трафик. Google Global Cache (GGC) попал под запрет Роскомнадзора, а большинство систем, способных к самостоятельной расстановке приоритетов для трафика, не имеют возможности оперативного внесения изменений в конфигурацию. Одними из самых востребованных являются системы для анализа и управления трафиком, использующие технологию DPI. Такие программно-аппаратные комплексы позволяют:
- Ограничивать полосу пропускания для клиентов согласно тарифному плану.
- Предотвращать сетевые перегрузки, гарантируя качество и скорость доступа в сеть Интернет.
- Осуществлять приоритизацию трафика на всех этапах доставки его пользователю.
- Уменьшать затраты на аплинк и повышать QoE.
- Осуществлять контроль «полки».
- Противодействовать DDoS-атакам.
Несмотря на широкий функционал, такие системы имеют гибкие настройки и легко интегрируются в сеть оператора связи или интернет-провайдера.
Более подробную информацию о преимуществах современной системы глубокого анализа трафика СКАТ DPI, ее эффективном использовании на сетях операторов связи, а также о миграции с других платформ вы можете узнать у специалистов компании VAS Experts, разработчика и поставщика системы анализа трафика СКАТ.