مدیریت VLAN در سوئیچ های سیسکو Small Business مبحث بسیار پرکاربرد و با اهمیتی است که با توجه به حجیم شدن مطالب، در ۸ مقاله بدان ها پرداخته ایم. در این مقاله Voice VLAN را شرح می دهیم. در فهرست زیر می توانید به سایر بخش ها دسترسی پیدا کنید:
VoIP چیست
اگر بخواهیم جنس ترافیک کلاینت‌ها را به دو دسته تقسیم کنیم، ترافیک‌ها یا از جنس Data هستند یا از نوع Live. ترافیک Data مانند Web است که عموما بیشتر ترافیک‌ها را شامل می‌شود. ولی در دسته دیگر، ترافیک‌هایی از جنس Voice هستند که منظور همان Voice Over IP یعنی VoIP است. نکته مهم این است که معمولا تلفن‌های IP این ترافیک‌ها را تولید می‌کنند. این تلفن‌ها می‌توانند به صورت فیزیکی یا به صورت مجازی در کامپیوتر یا موبایل ایجاد شوند.
ترافیک Voice
منظور از ترافیک Voice همان ترافیک‌های صدا و تصویر (Video) است که به صورت Real Time هستند و برای انتقال از پروتکل لایه هفتی RTP استفاده می‌کنند. این پروتکل یک کانکشن از جنس Connection Less یا همان UDP برقرار می‌کند.
دلیل استفاده از UDP برای انتقال ترافیک Voice و Video این است که باید انتقال به صورت Real Time باشد و سرعت انتقال بسته ها از اهمیت بالایی نسبت به کنترل جریان ترافیک دارد. به بیان دیگر برای ترافیکی از جنس صدا، سرعت رسیدن بسته‌ها اهمیت بیشتری نسبت به این دارد که اگر بسته‌ای در طول مسیر به هر دلیلی Loss شد به دنبال ارسال دوباره آن باشد.
ترافیک Voice در لایه‌ی هفت از پروتکل RTP و در لایه‌ی چهار از پروتکل UDP و در لایه‌ی سه از IP استفاده می‌کند. بسته‌های Voice سایز بسیار کوچکی دارند. این نوع ترافیک به Delay و Jitter بسیار حساس است و نباید بسته‌های صدا با تاخیر و نامرتب به مقصد برسند.
امروزه تقریبا بیشتر شرکت‌ها برای تماس‌های خود از بستر و زیرساخت شبکه‌ای استفاده می کنند و برای انتقال صدا از VOIP بهره می‌گیرند. معمولا تلفن های IP دو پورت RJ-45 دارند. پورتی که از PoE پشتیبانی می کند به سوئیچ متصل می‌کنند. با این پورت می توان تلفن را روشن کرد. پورت دیگر را به PC وصل می شود. (این دو پورت در تلفن Bridge می‌باشند). البته می‌توان تلفن را با آداپتور نیز روشن کرد و الزامی نیست که حتما از PoE استفاده شود. همان طور که می دانید تلفن ها باید در یک مرکز تلفنی (PBX) رجیستر شوند و تنظیمات خود را از آن دریافت کنند.
ما در این مقاله سعی نداریم نحوه راه اندازی زیر ساخت VOIP را برای شما شرح دهیم. بلکه می‌خواهیم تنظیمات Voice VLAN را در سوئیچ‌های Small Business شرح دهیم.
Voice VLAN چیست؟
سوئیچ‌های Small Business شرکت سیسکو تنظیمات خاصی برای پورت‌های متصل به تلفن دارند. آنها می توانند تشخیص دهند روی چه پورت هایی تلفن متصل است و بر اساس آن تنظیماتی مانند VLAN و QoS اعمال کنند. اما چرا سوئیچ سعی دارد پورت‌های متصل به تلفن را از دیگر پورت‌ها جدا کند و در VLAN از جنس Voice قرار دهد؟
- به خاطر QoS
پروتکل TCP عموما پروتکل لوس، حریص و باهوشی است.
- چرا لوس؟
چون در صورت Loss شدن یک سگمنت، سریعا سایز پنجره‌ی ارسال خود یعنی CWND را پایین می آورد و سرعت ارسال بسته ها کم می شود (Slow Start)
- چرا حریص؟
چون در شرایط ایده آل و Loss نشدن سگمنتی، TCP سایز پنجره خود را به صورت نمایی بالا می‌برد و در گرفتن پهنای باند بسیار حریصانه عمل می‌کند.
- چرا با هوش؟
چون در صورت Loss شدن سگمنتی، با بهره‌گیری از تجربه‌ی قبلی خود می‌فهمد که اگر بخواهد سایز پنجره‌ی ارسال خود را نمایی بالا ببرد ممکن است دوباره سگمنتی Loss شود. پس بعد از مرحله‌ای سایز پنجره‌ی خود را به صورت خطی بالا می‌برد. (Congestion Avoidance)
- چرا این موارد را ذکر کردیم؟
چون ترافیک Voice در لایه‌ی چهار از جنس UDP بوده و ممکن است در بعضی مواقع ترافیک‌های TCP حق UDP را بخورند و بسته‌های کوچک صدا (RTP) در روترها و سوئیچ‌ها پشت بسته‌های بسیار بزرگ TCP مانند HTTP برای ارسال شدن در صف بنشینند. اولین ضربه ای که صف شدن ترافیک‌های صدا وارد می‌کند ایجاد Delay (تاخیر) در تماس است. بیایید با یه مثال این شرایط را بررسی کنیم؛
فرض کنید در شرکتی صد نفر روی بستر IP، تماس های خود را برقرار می کنند. این تماس ها روی بستر اینترنت است و شرکت به خاطر دلایل مختلف، پهنای باندی که از Provider اینترنتی خود گرفته، مثلا ۸Mbps است. چون برای انتقال هر تماس صوتی معمولا نیاز به ۶۴kbps است، حتی در صورت تماس هم زمان صد نفر هیچ تداخلی در تماس های این شرکت رخ نمی دهد.
حال فرض کنید یک نفر در حین تماس ها به وسیله پروتکل FTP و به کمک برنامه IDM شروع به دانلود از اینترنت کند. بسته های FTP، ماکسیموم سایز بسته یعنی ۱۵۰۰ بایت دارند. به علاوه FTP در لایه‌ی چهار از TCP استفاده می کند. همان طور که قبلا گفتیم TCP پروتکل حریصی برای گرفتن پهنای باند است. از طرفی کاربر از IDM استفاده می کند و این نرم افزار معمولا برای دانلود کردن چندین کانکشن TCP می‌زند. در این حالت کل پهنای باند توسط بسته های بزرگ FTP اشغال می‌شود و تماس‌های آن صد نفر دچار Delay شدیدی می‌گردند.
حال مدیر IT طرح افزایش پهنای باند را مطرح می‌کند و پهنای باند را به ۱۶Mbps ارتقا می‌دهند. ولی باز پروتکل FTP می‌تواند این پهنای باند را اشغال کند. پس راه حل، افزایش پهنای باند نیست. راه حل مدیریت پهنای باند یا QoS است. یعنی ترافیک‌ها را بر اساس پروتکل و یا المان‌های دیگر اولویت بدهیم و بر اساس اولویت‌ها به آنها پهنای باند اختصاص دهیم. در این وضعیت از ازدحام جلوگیری کرده‌ایم و یا در صورت ازدحام بر اساس اولویت‌ها بسته را از صف دور می ریزیم. به طور مثال در این شرکت تعریف کنیم ۹۰% پهنای باند برای ترافیک Voice رزرو باشد و بقیه ترافیک فقط از ۱۰% پهنای باند سهم داشته باشند.
سوئیچ های سیسکو قابلیت Auto QoS دارند و می توانند به ترافیک‌های Voice اولویت دهند. این سوئیچ‌ها این قابلیت را دارند که بتوانند پورت‌های متصل به تلفن را تشخیص دهند (بر اساس آدرس مک تلفن‌ها) و به صورت Dynamic بر روی آن ها QoS اعمال کنند.
نکته: برای این که سوئیچ تشخیص دهد بر روی پورت خود چه دستگاهی متصل است، باید Auto Smartport و LLDP در سوئیچ فعال باشد.
سوئیچ به وسیله Smartport و به کمک پروتکل‌های لایه دویی CDP و LLDP می‌تواند تشخیص دهد بر روی هر پورت خود چه دستگاهی متصل است.
تعیین Voice VLAN
اگر در قسمت Dynamic Voice VLAN گزینه Enable را انتخاب کنید سوئیچ قابلیت تشخیص این که کدام VLAN به عنوان Voice VLAN استفاده می‌شود را دارد. همین طور می توانید خودتان Voice VLAN را در قسمت Voice VLAN Settings مشخص کنید و تعیین نمایید ترافیک این VLAN دارای چه اولویت‌هایی در لایه‌ی دو (CoS/802.1p) و چه اولویت‌هایی در هدر IP یعنی DSCP باشد.
نکته: CoS یک قسمت از هدر ISL است که سوئیچ روی لینک های ترانک خود به فریم اضافه می کند. ۳ بیت است و به صورت پیش فرض، سوئیچ روی لینک های ترانک هنگام ارسال ترافیک های Voice VLAN الویت ۵ را Set می کند.
نکته: ۸۰۲.۱p قسمتی از هدر ۸۰۲.۱q است که سوئیچ بر روی لینک های ترانک خود به فریم اضافه می کند که ۳ بیت بوده و به صورت پیش فرض، سوئیچ بر روی لینک های ترانک هنگام ارسال ترافیک های Voice VLAN اولویت ۵ را Set می کند.
نکته: روی لینک های ترانک Tagging داریم. این Tag می تواند به صورت ISL باشد که انحصاری شرکت سیسکو است و یا می تواند به صورت استاندارد ۸۰۲.۱q باشد. در هر دو این هدرها قسمتی برای اولویت دهی به فریم ترتیب داده شده. یعنی اگر مدل Tagging به صورت ISL باشد از قسمت CoS و اگر ۸۰۲.۱q باشد از قسمت ۸۰۲.۱p استفاده می‌شود.
نکته: DSCP بخشی از هدر IP است که می توان به Packet تا ۶۴ مقدار اولویت دهی کرد. به صورت پیش فرض روی سوئیچ این مقدار ۴۸ است. یعنی سوئیچ برای ارسال ترافیک Voice مقدار DSCP را ۴۸ قرار می‌دهد.
نکته: مقدار DSCP از مبدا نیز می‌تواند مقدار دهی شود. ولی دستگاه‌های میانی می‌توانند مقدار آن را عوض کنند.
Auto Voice VLAN
در این قسمت اگر Dynamic Voice VLAN فعال باشد سوئیچ تشخیص می دهد که ترافیک های کدام VLAN برای ترافیک های Voice است.
Telephony OUI
در این قسمت برای سوئیچ مشخص می کنید که چه آدرس مک هایی را به عنوان IP Phone تشخیص دهد. اگر تشخیص داد، در مقابل ترافیک آنها مقادیر CoS و ۸۰۲.۱p را چه مقداری قرار دهد.
در قسمت CoS/802.1p مقدار اولویت را تعیین می کنید.
در قسمت Remark CoS/802.1p معین می‌کنید اگر فریم‌ها دارای اولویت بودند، اولویتی که در قسمت بالا مشخص کردید را جایگزین آن کند یا خیر.
در قسمت Telephony OUI، تعیین می‌کنید سوئیچ چه آدرس مک‌هایی را به عنوان IP Phone در نظر بگیرد.
نکته: فقط ۲۴ بیت اول آدرس های مک تلفن را باید وارد کنید.
Telephony OUI Interface
در این قسمت بر اساس آدرس‌های مکی که در قسمت قبلی برای سوئیچ تعیین کردید می توانید مشخص کنید چه پورت‌هایی عضو Voice VLAN شوند. حتما در قسمت قبلی ۲۴ بیت ابتدایی آدرس های مک تلفن‌های خود را به سوئیچ معرفی کنید.
روی پورت مورد نظر کلیک کنید و Edit را انتخاب کنید.
در قسمت Telephony OUI VLAN Membership مشخص می‌کنید که اگر روی این پورت یکی از آدرس‌های مکی که در بخش Telephony OUI مشخص شده دیده شد، این پورت را عضو Voice VLAN کند یا خیر.
در قسمت Voice VLAN QoS Mode مشخص می‌کنید که QoS را برای تمامی ترافیک‌های این VLAN اعمال کند (All) و یا فقط بر روی ترافیک‌هایی که آدرس مک آن برابر IP Phone تعیین شده در Telephony OUI است (Telephony Source MAC Address).
