Desde os dias da conexão discada (muitos se lembram daquele ruído familiar do modem) até a fibra até o prédio (FTTB/FTTH) e o Wi-Fi, não menos que 20 anos se passaram, e as velocidades de transferência de dados aumentaram de 0,1 Kbps para vários Gbps, o que impõe certas exigências à operação da rede e aos equipamentos utilizados.
A largura de banda de uma operadora de telecomunicações não é infinita
A largura de banda da rede não é infinita — isso é um fato e um princípio fundamental tanto na construção da rede de um provedor ou de uma organização, como uma fábrica ou planta, quanto no uso de serviços de hospedagem. A largura de banda de uma linha de comunicação depende de suas características — atenuação e velocidade —, bem como do espectro de sinais transmitidos por ela. As redes sem fio podem ser consideradas um exemplo específico — a atenuação do sinal depende da distância e da potência do transmissor, e a velocidade de transferência de dados depende do número de clientes em um único canal. Outro exemplo, familiar desde a escola, é uma rede local: se houver um cliente e um servidor na rede, parece não haver problema; dois clientes e um servidor dividirão a largura de banda pela metade, e assim por diante.
Em que consiste o tráfego de rede
Para usar a largura de banda de forma racional, você precisa entender que tipo de tráfego existe na rede e saber o quanto ele é crítico para a latência. Na rede de um provedor, todo o tráfego pode ser dividido em dois tipos: tráfego de usuários e tráfego de serviços. O tráfego de serviços consiste em informações para autenticação e contabilidade de usuários, monitoramento de rede, tráfego de serviços DHCP e DNS e outros tipos de tráfego. O tráfego do usuário é essencialmente todo o outro tráfego: dados HTTP/HTTPS, texto, voz e dados de mensagens de vídeo, streaming de vídeo, tráfego de serviços online, tráfego de torrent e assim por diante. A participação do tráfego de serviço na rede do provedor não excede 1%. Todo o uplink, o poder de computação do equipamento de rede e a largura de banda da própria rede local da operadora de telecomunicações são gastos com os clientes.
Se olharmos para a rede não do lado do provedor, mas do lado de um usuário que possui um site ou uma pequena organização, o quadro será um pouco diferente. O tráfego do proprietário do site consistirá principalmente em solicitações HTTP, respostas a elas na forma de dados de página retornados pelo servidor (páginas do site, scripts associados, estilos, imagens etc.) e informações de serviço.
O tráfego da organização será um pouco semelhante ao tráfego do usuário — e-mail, dados de voz e vídeo, respostas do servidor do site, vários tipos de informações para uso interno e os aplicativos da organização.
Não devemos esquecer os tipos de ataques DDoS, quando o canal fica saturado com o tráfego transmitido para a rede para um determinado nó, ou quando vários milhares de clientes se conectam repentinamente aos servidores da organização (por exemplo, web). Nesse caso, o canal de comunicação pode ficar 100% saturado.
De acordo com as estatísticas, os serviços online mais populares entre a população adulta dos Estados Unidos são o e-mail, seguido por mensagens de texto ou mensagens instantâneas. As redes sociais ocupam o quarto lugar nesta classificação, com a educação online fechando a lista.
De acordo com a Hootsuite e a We are social, em janeiro de 2017, havia 7,4 bilhões de pessoas no mundo, metade das quais são usuários da Internet. Duas em cada três pessoas usam acesso móvel.
Assim, a questão de otimizar o uso de canais e recursos para fornecer uma determinada qualidade de serviço é de suma importância.
Ferramentas para economizar largura de banda
O que fazer se o canal de comunicação estiver quase cheio?
A primeira opção para resolver o problema é, obviamente, aumentar a largura do canal de comunicação. Mas, às vezes, isso é impossível ou muito caro, mesmo para clientes corporativos. Nesse caso, faz sentido reduzir a quantidade de dados transmitidos no canal de comunicação. Existem várias maneiras de fazer isso.
Para proprietários de sites, a solução certa seria armazenar arquivos estáticos em cache e compactar páginas do site — tudo isso pode ser feito nas configurações do servidor web. Também faz sentido prestar atenção à otimização de imagens e ao uso da tecnologia CDN.
Para provedores e organizações com uma rede grande o suficiente, além do acima exposto, para economizar largura de banda, você deve considerar o uso de um servidor de cache autônomo ou servidor proxy de cache. Também vale a pena considerar a compactação de dados dentro da rede, por exemplo, usando o protocolo MPPC (Microsoft Point-to-Point Compression).
A compactação de dados, thin clients, cache e soluções de otimização de tráfego podem, às vezes, reduzir o tráfego em 2 a 5 vezes (o tráfego de diferentes aplicativos é compactado de maneira diferente). Também é importante entender a estrutura do tráfego e como o canal de comunicação é realmente usado. Isso pode ser feito, por exemplo, com tecnologias Flow. Em seguida, use métodos de priorização de tráfego para reduzir a possível perda de pacotes e o crescimento da fila em equipamentos ativos.
Combinando QoS e economia de largura de banda
QoS (Quality of Service) é um conjunto de métodos para gerenciar recursos de rede de pacotes. Deve-se observar imediatamente que os mecanismos de QoS são implementados de maneira diferente em vários dispositivos de rede e sistemas operacionais: quando o máximo é atingido, os pacotes podem ser descartados ou atrasados. Como é muito caro “coletar” uma fila de pacotes sob cargas pesadas, os pacotes geralmente são descartados.
As ferramentas de QoS podem ser usadas em casos em que há um aplicativo que requer uma largura de banda estritamente definida, como videoconferência ou VoIP. Esse método de economia de tráfego funcionará quando houver atividade. Em outros casos, a largura de banda reservada para esse aplicativo fica disponível para outros fins.
Análise e gerenciamento de tráfego para QoS
Hoje, a questão da economia de tráfego ainda é bastante relevante. Apesar do rápido desenvolvimento das tecnologias e da disponibilidade de interfaces de rede com largura de banda de 100G, bem como sua possível agregação, vale lembrar que a largura de banda não é infinita. Não existem muitos sistemas no mercado capazes de, pelo menos, armazenar o tráfego em cache. A maioria dos sistemas capazes de priorizar o tráfego de forma independente não tem a capacidade de fazer alterações operacionais na configuração. Alguns dos sistemas mais populares são aqueles que analisam e gerenciam o tráfego usando a tecnologia DPI. Esses complexos de software e hardware permitem:
- Limitar a largura de banda para os clientes de acordo com seu plano tarifário.
- Evitar o congestionamento da rede, garantindo a qualidade e a velocidade do acesso à Internet.
- Priorizar o tráfego em todas as etapas de entrega ao usuário.
- Reduzir os custos de uplink e melhorar a QoE.
- Controle o limite superior.
- Combater ataques DDoS.
Apesar de sua ampla gama de funções, esses sistemas têm configurações flexíveis e são facilmente integrados à rede de uma operadora de telecomunicações ou provedor de serviços de Internet.
