Was ist DiffServ?

Differentiated Services (DiffServ) ist eine Quality-of-Service-Architektur, die den IP-Verkehr in eine kleine Anzahl von Verhaltensweisen pro Hop einteilt, sodass jeder Router entlang einer Route Pakete unabhängig priorisieren kann, ohne den Status pro Datenfluss zu verfolgen. Durch die Kodierung im DSCP-Feld des IP-Headers ermöglicht es Netzwerken, latenzempfindlichen oder geschäftskritischen Datenverkehr besser zu behandeln als „Best-Effort“-Datenverkehr.

Die wichtigsten Erkenntnisse

• DiffServ unterteilt den Datenverkehr in eine kleine Anzahl von Verhaltensweisen pro Hop, nicht in Flows.
• Das DSCP-Feld im IP-Header enthält die Klassifizierung des jeweiligen Pakets.
• Router verarbeiten DSCP lokal – es findet keine Signalisierung oder Reservierung pro Datenfluss statt.
• Die IETF hat DiffServ bereits 1998 in den RFCs 2474 und 2475 standardisiert.
• VersaDas CoS-Forwarding-Class-Modell wendet eine Klassifizierung nach DiffServ-Prinzip an.

Auf dieser Seite: Warum das wichtig ist · So funktioniert es · Arten · DiffServ & Versa · Häufig gestellte Fragen

Warum ist DiffServ wichtig?

Networks übertragen Datenverkehr mit sehr unterschiedlichen Toleranzen hinsichtlich Verzögerung, Jitter und Paketverlust: Die Qualität eines Sprachanrufs verschlechtert sich bereits nach wenigen Millisekunden zusätzlicher Latenz, während dies bei einer Dateiobertragung in großen Mengen kaum wahrnehmbar ist. Wenn eine Verbindung überlastet ist, muss etwas als Erstes den Kürzeren ziehen, und ohne ein QoS-Konzept behandeln Router jedes Paket gleich, sodass Datenverkehr mit niedriger Priorität den Datenverkehr mit hoher Priorität oder umgekehrt versa nach dem Zufallsprinzip „aushungert“.

DiffServ ist wichtig, weil es dieses Problem im Internet-Maßstab gelöst hat. Ein früherer Vorschlag, Integrated Services (IntServ), erforderte, dass Router den Reservierungsstatus für jeden Datenfluss nachverfolgen – ein Design, das über ein Campus-Netzwerk hinaus nicht skalierbar ist. DiffServ sortiert den Datenverkehr stattdessen in eine Handvoll grober Klassen, die direkt im Paket gekennzeichnet sind, sodass Kernrouter schnelle, zustandslose Entscheidungen treffen können. Diese Skalierbarkeit ist der Grund, warum heute DiffServ und nicht IntServ das QoS-Modell ist, auf dem Unternehmens-WANs, Backbones von Dienstanbietern und Class-of-Service-Funktionen von SD-WAN basieren.

Was ist DiffServ?

DiffServ funktioniert über Markierung statt über Signalisierung. Am Rand einer DiffServ-Domäne überprüft ein Eingangsgerät jedes Paket und schreibt einen 6-Bit-Differentiated-Services-Code-Point (DSCP) in das ehemalige „Type-of-Service“-Byte des IP-Headers. Dieser DSCP-Wert entspricht einem „Per-Hop-Behavior“ (PHB) – einer Warteschlangen- und Weiterleitungsbehandlung, wie beispielsweise einer Planung mit geringer Latenz oder einer definierten Verwerfungspriorität –, die jeder nachgeschaltete Router unabhängig und ausschließlich auf der Grundlage der von ihm erkannten Markierung anwendet.

Da die Klassifizierung einmalig am Netzwerkrand erfolgt und die Durchsetzung lokal an jedem Hop stattfindet, vermeidet DiffServ den pro-Flow-Zustands- und Signalisierungsaufwand, der IntServ unpraktikabel machte. Netzbetreiber definieren eine kleine Anzahl von Weiterleitungsklassen – üblicherweise vier bis acht – und konfigurieren Scheduler, Warteschlangen und Drop-Richtlinien (wie beispielsweise „Weighted Random Early Detection“), die jede Markierung in die richtige Warteschlange leiten und die Bandbreite bei Überlastung gemeinsam nutzen. Umschreibungsregeln können zudem Pakete, die eine Domänengrenze überschreiten, neu kennzeichnen, wodurch die Konsistenz der Richtlinien entlang des gesamten Pfades gewährleistet bleibt.

Arten von DiffServ-Verhalten pro Hop

Die IETF hat eine kleine Gruppe von Standard-PHB-Gruppen definiert, die in den meisten DiffServ-Implementierungen verwendet werden. „Default“ (Best-Effort) entspricht DSCP 0 und dient als Fallback für Datenverkehr ohne besondere Behandlung. „Class Selector“ (CS) bietet acht abwärtskompatible Klassen, die dem älteren IP-Precedence-Feld zugeordnet sind und zur groben Prioritätsreihenfolge dienen. „Assured Forwarding“ (AF) definiert vier Klassen mit jeweils drei Drop-Prioritätsstufen und gewährleistet eine relativ zuverlässige Zustellung für wichtigen, aber nicht in Echtzeit stattfindenden Datenverkehr wie beispielsweise Geschäftsanwendungen. „Expedited Forwarding“ (EF) ist die Premiumklasse: Eine strenge Behandlung mit geringer Latenz, geringem Jitter und geringen Verlusten, die für Datenverkehr wie Sprache reserviert ist, bei dem selbst geringe Warteschlangenverzögerungen spürbar sind.

DiffServ & Versa

VersaDie Class-of-Service-Funktion (CoS) auf Geräten mit dem Betriebssystem „ Versa “ (VOS) implementiert eine durchgängige Klassifizierung nach dem DiffServ-Prinzip. Der eingehende Datenverkehr wird anhand von QoS-Profilen und -Richtlinien in Weiterleitungsklassen klassifiziert, und Umschreibungsregeln markieren oder ändern die DSCP- (und IEEE 802.1p-)Bits in den ausgehenden Headern, sodass nachgelagerte Knoten eine konsistente Klassifizierung erkennen. Beim Ausgang weisen Scheduler und Scheduler-Maps jede Weiterleitungsklasse einer eigenen Schnittstellenwarteschlange zu, mit Drop-Profilen zur Bewältigung von Überlastungen – genau das „Mark-then-Forward“-Modell, das DiffServ definiert.

DSCP taucht auch an anderer Stelle im VOS-Richtlinienstapel auf: Die richtlinienbasierte Weiterleitung der NPU kann DSCP-Werte in Hardware-ACL-Regeln abgleichen und festlegen, und Sicherheitsrichtlinien können im Rahmen der Firewall-Richtlinie Datenverkehr anhand des DSCP-Werts filtern. Zusammen ermöglichen diese Funktionen, dass eine „ Versa “-SD-WAN-Struktur eine DiffServ-Kennzeichnung vom LAN einer Zweigstelle über das WAN-Overlay bis zum Zielort transportiert, wobei an jedem Gerät eine einheitliche Behandlung pro Hop gewährleistet ist.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das DSCP-Feld?

DSCP (Differentiated Services Code Point) ist ein 6-Bit-Feld im IP-Header – das das alte „Type of Service“-Byte umfunktioniert –, das die DiffServ-Klassifizierung eines Pakets enthält. Router lesen diesen Wert aus, um zu entscheiden, welches Verhalten pro Hop auf dieses Paket angewendet werden soll.

Inwiefern unterscheidet sich DiffServ von IntServ?

IntServ reserviert Ressourcen für jeden einzelnen Datenfluss mithilfe von Signalisierung (RSVP), was erfordert, dass jeder Router den Status jedes einzelnen Datenflusses nachverfolgt – was im großen Maßstab unpraktisch ist. DiffServ kennzeichnet Pakete stattdessen am Rand mit einer Klasse und lässt jeden Router auf der Grundlage dieser Kennzeichnung ein zustandsloses, lokales Verhalten pro Hop anwenden.

Was sind Per-Hop-Verhaltensweisen (PHBs)?

Ein „Per-Hop-Verhalten“ (PHB) bezeichnet die Weiterleitungsbehandlung, die ein Router auf Pakete mit einem bestimmten DSCP-Wert anwendet – beispielsweise „Strict Low-Latency Queuing“ für „Expedited Forwarding“-Verkehr. PHBs werden pro Router-Hop definiert und nicht von Ende zu Ende, was die Skalierbarkeit von DiffServ gewährleistet.

Garantiert DiffServ Bandbreite oder Latenz?

Nicht von sich aus. DiffServ bietet für markierten Datenverkehr eine differenzierte Behandlung, die über das „Best-Effort“-Prinzip hinausgeht, doch feste Garantien hängen davon ab, wie die Betreiber Klassen, Warteschlangen und die Zeitplanung über jeden Hop auf dem Weg hinweg bereitstellen – DiffServ ist das Markierungs- und Weiterleitungsmodell, kein Reservierungsprotokoll.

Wie nutzt „ Versa “ DiffServ?

Versa VOS-Geräte klassifizieren eingehenden Datenverkehr in Weiterleitungsklassen, wenden DSCP-basierte Umschreibungsregeln an und planen Ausgangswarteschlangen pro Klasse – genau nach dem „Classify-Mark-Forward“-Modell, das DiffServ definiert. DSCP-Werte können zudem als Übereinstimmungskriterien in NPU-ACL- und Sicherheitsrichtlinienregeln verwendet werden.

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