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サービス クラスがネットワーク内の輻輳を管理し、サービス レベルを制御する方法を理解する
通常、IP ルーターはスループットや遅延を制御することなく、パケットを個別に転送します。これは ベストエフォート 型サービスと呼ばれます。このサービスは、ネットワーク機器やリンクと同様に優れているので、電子メールやWeb閲覧など、データ配信を重視する従来のIPアプリケーションの多くで十分です。しかし、リアルタイムのビデオや音声(または音声)などの IP アプリケーションでは、ネットワーク輻輳時にベストエフォート型ネットワークが提供するよりも低い遅延、ジッター、および損失パラメータが必要です。
ネットワークに輻輳や遅延が発生した場合、一部のパケットをドロップする必要があります。ジュニパーネットワークス Junos オペレーティング システム(Junos OS) のサービス クラス (CoS)により、クラスにトラフィックを割り当て、輻輳発生時にさまざまなレベルのスループットとパケット ロスを提供できます。
CoSとは、異なるサービスレベルへのトラフィックフローの割り当てです。サービス プロバイダは、ルーターベースの CoS 機能を使用して、特定のトラフィック フローによって提供される特定のアプリケーションに異なる遅延、 ジッター (遅延変動)、パケット ロス特性を提供するサービス レベルを定義できます。
CoS機能を提供するためにベストエフォートの転送パフォーマンスを低下させることはできません。これは単に1つの問題を別の問題に取り入れるからです。CoS機能が有効になっている場合、混雑時であっても、ルーターが重要なパケットやベストエフォート型のトラフィックフローをより適切に処理できるようにする必要があります。ネットワークスループットは、利用可能な帯域幅と遅延の組み合わせによって決定されます。CoSは、サービスクラス専用の最小帯域幅を保証します。
CoS がネットワーク遅延に与える主な影響は、通常、サービス クラスに関係なく、到着順にパケットが出力用にキューイングされる場合のキューイング遅延です。ネットワーク輻輳に伴いキューイングの遅延が増加し、キューバッファがオーバーフローするとパケットが失われることがあります。ネットワーク遅延全体の他の 2 つの要素、リンク速度によって決定されるシリアル送信遅延、メディア タイプによって決定される伝搬遅延は、CoS 設定によって決定されません。
IPv4、IPv6、およびMPLSトラフィックを伝送するインターフェイスの場合、Junos OS CoS機能を設定して、さまざまなアプリケーションに複数のサービスクラスを提供できます。ルーティングデバイスでは、パケット送信用に複数の転送クラスを設定し、各出力キューに配置するパケットを定義し、各キューの送信サービスレベルをスケジュールし、ランダム早期検出(RED)アルゴリズムを使用して輻輳を管理することができます。
Junos OS CoS機能は、ベストエフォート型のトラフィック配信が不十分な場合に、差別化されたサービスを提供するために使用できる一連のメカニズムを提供します。CoS アプリケーションの設計では、サービス ニーズを慎重に検討し、CoS ドメイン内のすべてのルーティング デバイスの一貫性を確保するために、CoS 設定を徹底的に計画および設計する必要があります。また、すべての機器間の相互運用性を確保するために、CoSドメイン内のすべてのルーティングデバイスやその他のネットワーク機器も考慮する必要があります。
CoSアプリケーション
複数のアプリケーションのニーズを満たすようにCoS機能を設定できます。コンポーネントは汎用であるため、複数のルーティング デバイスで単一の CoS 設定構文を使用できます。CoS メカニズムは、2 つの幅広いクラスのアプリケーションに役立ちます。これらのアプリケーションは、 ボックス内 および ネットワーク全体と呼ばれます。
ボックス内アプリケーション は、CoS メカニズムを使用して、ネットワーク上の単一ノードを通過するパケットに特別な処理を提供します。CoSを使用して、一部のインターフェイス(つまり、一部の顧客)に優先サービスを提供しながら、他のインターフェイスに提供されるサービスを制限しながら、各インターフェイスの受信トラフィックを監視できます。また、パケットの宛先別に送信トラフィックをフィルタリングして、一部の宛先に優先サービスを提供することもできます。
ネットワーク全体のアプリケーションは 、CoSメカニズムを使用して、ネットワーク内のノードのセット全体のさまざまなクラスのパケットに差別化された処理を提供します。これらのタイプのアプリケーションでは、通常、ルーティングドメインとドメイン内のすべてのルーティングデバイスに対するイングレスおよびエグレスルーティングデバイスを制御します。Junos OS CoS機能を使用して、ドメインを通過するパケットを変更して、ドメイン全体のパケットの優先度を示すことができます。
具体的には、パケット ヘッダーの CoS コード ポイントを変更し、これらのビットをサービス レベルに対応する値に再マッピングします。ドメイン内のすべてのルーティングデバイスが、優先ビットを特定のサービスレベルに関連付くように設定されている場合、ドメインをまたいで移動する同じコードポイントのパケットは、イングレスポイントからエグレスポイントに同じサービスレベルを受信します。この場合、CoS を機能させるには、ドメイン内のすべてのルーティング デバイスでコード ポイントとサービス レベル間のマッピングを同一にする必要があります。
Junos OS CoS アプリケーションは、以下の幅広いメカニズムをサポートしています。
差別化サービス(DiffServ)—CoSアプリケーションはDiffServをサポートしており、IPv4およびIPv6パケットヘッダーの差別化サービスフィールドに6ビットの差別化サービスコードポイント(DSCP)を使用します。IPv6 の場合、DSCP は トラフィック クラスと呼ばれます。設定では、DSCP 値を使用して、各パケットに関連付けられた転送クラスを決定します。また、IPv4 トラフィックは、3 ビット IP 優先ビットを使用してトラフィックを分類することもできます。
レイヤー 2 からレイヤー 3 の CoS マッピング — CoS アプリケーションは、レイヤー 2(IEEE 802.1p)パケット ヘッダーのルーティング デバイス転送クラスおよび損失優先度値へのマッピングをサポートします。
レイヤー 2 からレイヤー 3 CoS へのマッピングでは、レイヤー 2 ヘッダーの情報に基づいて転送クラスと損失の優先度を設定します。出力では、転送クラスと損失の優先度をレイヤー 2 固有のマーキングにマッピングします。レイヤー 2 とレイヤー 3 のヘッダーを同時にマークできます。
MPLS EXP —MPLS 実験(EXP)ビット設定をルーティング デバイス転送クラスにマッピングする設定をサポートし、その逆もサポートします。
VPN外側ラベルマーキング-MPLS EXPマッピングに基づいて、CoSビットとも呼ばれる外側ラベルEXPビットの設定をサポートします。
CoS 規格
Junos OS サービス クラス(CoS)機能の標準は、以下の RFC で定義されています。
RFC 2474、 IPv4およびIPv6ヘッダーにおける差別化サービスフィールドの定義
RFC 2597、 Assured Forwarding PHB Group
RFC 2598、 Expedited Forwarding PHB
RFC 2698、 2つのレート3つのカラーマーカー