Was ist QoS?

Quality of Service (QoS) ist eine Reihe von Verfahren zur Klassifizierung, Priorisierung und Einplanung des Netzwerkverkehrs in Zeiten hoher Auslastung, sodass Datenverkehr mit höherer Priorität – Sprach- und Videoverkehr sowie geschäftskritische Anwendungen – vor Datenverkehr mit niedrigerer Priorität weitergeleitet wird. QoS, auch als „Class of Service“ (CoS) bezeichnet, verwandelt eine gemeinsam genutzte, überlastete Verbindung in eine vorhersehbare Verbindung.

Die wichtigsten Erkenntnisse

• QoS klassifiziert, priorisiert und plant den Datenverkehr bei Überlastung.
• Auch als „Class of Service“ (CoS) bezeichnet – die Begriffe sind synonym.
• Weiterleitungs-Klassen und Warteschlangen entscheiden, welche Pakete warten müssen und welche nicht.
• Policing, Shaping und DSCP-Umschreibung steuern das Verhalten beim Ein- und Ausgang.
• Auf VOS-Geräten gelten QoS-Profile pro Schnittstelle, Mandant und Anwendung.

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

Warum ist QoS wichtig?

Jede Verbindung verfügt über eine begrenzte Kapazität, und sobald die Nachfrage diese übersteigt, muss etwas warten. Ohne QoS konkurrieren eine Dateiübertragung, ein Software-Update und ein Sprachanruf zu gleichen Bedingungen um denselben Warteschlangenplatz – sodass der Anruf genau dann unter Jitter und Paketverlusten leidet, wenn die Verbindung am stärksten ausgelastet ist. QoS ist wichtig, weil es einem Betreiber ermöglicht, im Voraus zu entscheiden, wer diesen Wettstreit gewinnt, anstatt dies dem Paket zu überlassen, das zuerst eintrifft.

Dies ist vor allem bei WAN-Verbindungen von Bedeutung, bei denen Bandbreite teuer und schwankend ist: Breitband-, LTE- und sogar MPLS-Verbindungen sind zu Spitzenzeiten, bei Datensicherungen oder bei Ausfällen überlastet. Ein Unternehmen, das auf VoIP, Video oder eine umsatzgenerierende Anwendung angewiesen ist, muss diese Datenströme schützen, während „Best-Effort“-Datenverkehr – wie das Surfen im Internet, umfangreiche Downloads oder Datensicherungen – die Verbindung auslastet. QoS sorgt zudem für eine faire und vorhersehbare Bandbreitenaufteilung über Subnetze, Benutzer und Datenverkehrsklassen hinweg, anstatt zuzulassen, dass die lauteste Anwendung alle anderen ausbremst.

Was ist QoS?

QoS arbeitet in zwei Stufen. Beim Eingang klassifiziert es den Datenverkehr – nach Quell- und Zieladresse, Port, Anwendung, URL-Kategorie oder vorhandener Kennzeichnung – und weist jedem Paket eine Weiterleitungsklasse sowie eine Verlustpriorität zu. Diese Klassifizierung kann auch zur Steuerung des Datenverkehrs dienen, indem die Datenrate auf eine Spitzenrate und eine Burst-Größe begrenzt wird, sodass kein einzelner Datenfluss oder Nutzer die Verbindung überlastet.

Beim Ausgang plant QoS die Übertragung des in der Warteschlange befindlichen Datenverkehrs. Jede Weiterleitungsklasse ist einer oder mehreren Ausgangswarteschlangen zugeordnet, und ein Scheduler entscheidet, wie diese Warteschlangen die Bandbreite der Schnittstelle untereinander aufteilen – einige erhalten strenge Priorität (Echtzeit-Sprachverkehr), andere ein garantiertes Minimum, während der Rest proportional verteilt wird. Bei Überlastung entscheiden Drop-Mechanismen wie „Weighted Random Early Detection“ (WRED) oder „Tail Drops“ anhand der Verlustpriorität, welche Pakete zuerst verworfen werden. Markierungen – DSCP im IP-Header, 802.1p im Ethernet-Header – werden mit dem Paket weitergeleitet, sodass nachgeschaltete Geräte es konsistent klassifizieren können, ohne es erneut zu prüfen.

Arten von QoS

Im Netzwerkbereich werden drei allgemeine Modelle zur Bereitstellung von QoS definiert. „Best-Effort“ bedeutet das Fehlen von QoS: Jedes Paket wird identisch behandelt, und keines wird priorisiert – einfach, aber unter Last unvorhersehbar. „Integrated Services“ (IntServ) reserviert vor Beginn eines bestimmten Datenflusses durchgehend Bandbreite für diesen, wodurch die Leistung garantiert wird; allerdings muss jedes Gerät auf dem Weg den Status pro Datenfluss verwalten, was den Einsatz auf kleine Netzwerke beschränkt. „Differentiated Services“ (DiffServ) klassifiziert den Datenverkehr in eine kleine Anzahl von Weiterleitungsklassen, die im Paket-Header gekennzeichnet sind, und ermöglicht es jedem Hop, seine eigene klassenbezogene Scheduling-Strategie anzuwenden, ohne dass ein flussspezifischer Status erforderlich ist – dieses Modell wird heute von praktisch allen Produktionsnetzwerken, einschließlich SD-WAN-Overlays, verwendet.

QoS & Versa

VOS-Geräte implementieren QoS als Pipeline im Stil von „Differentiated Services“: QoS-Profile definieren die Eingangsüberwachung und ordnen den Datenverkehr einer Weiterleitungsklasse und einer Verlustpriorität zu, wobei optionale benutzerspezifische Überwachungsmechanismen die Bandbreite und die Anzahl der Sitzungen pro IP-Adresse oder Benutzer-ID begrenzen. Anwendungs-QoS-Richtlinien klassifizieren den Datenverkehr nach Layer-7-Anwendungen, URL-Kategorien oder Reputation und haben Vorrang vor Layer-3/4-QoS-Übereinstimmungen, während zustandslose QoS-Richtlinien die Klassifizierung ohne Verwaltung des Flusszustands vornehmen. Beim ausgehenden Datenverkehr wendet die CoS-Konfiguration Umschreibungsregeln, Drop-Profile und Scheduler auf bis zu 16 Weiterleitungsklassen an, wobei auf Schnittstellen mit hohem Durchsatz eine hardwarebasierte Shaping-Funktion zum Einsatz kommt. Der SD-WAN-Entwurfsleitfaden erläutert, wie die SLA-Überwachung auf Weiterleitungsebene und die QoS-Weitergabe über das gesamte Overlay hinweg zusammenwirken.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen QoS und CoS?

Funktional gesehen gibt es keinen Unterschied – in der Dokumentation unter „ Versa “ werden die Begriffe synonym verwendet, und beide beschreiben denselben Mechanismus: Die Einwärtsdaten werden in Weiterleitungsklassen und Verlustprioritäten eingeteilt, anschließend wird der Auswärtsdatenverkehr so geplant, dass Klassen mit höherer Priorität zuerst bedient werden, wenn eine Verbindung überlastet ist und Pakete warten müssen.

Wie klassifiziert QoS den Datenverkehr?

Durch den Abgleich von Paketfeldern – Adresse, Port, Zone, vorhandene DSCP-Kennzeichnung oder Layer-7-Anwendung und URL-Kategorie – mit konfigurierten Regeln wird der abgeglichene Datenverkehr einer Weiterleitungsklasse und einer Verlustpriorität zugeordnet. In späteren Phasen wird diese Zuordnung herangezogen, um die Warteschlangenverwaltung und die Zeitplanung beim Ausgang zu bestimmen.

Was ist DSCP und in welchem Zusammenhang steht es mit QoS?

DSCP (Differentiated Services Code Point) ist ein 6-Bit-Feld im IP-Header, das die gewünschte Weiterleitungsbehandlung eines Pakets kennzeichnet. Bei der QoS-Klassifizierung wird eine Weiterleitungsklasse zugewiesen, die einem DSCP-Wert zugeordnet ist, und Umschreibungsregeln legen diesen Wert fest oder behalten ihn bei, damit nachgeschaltete Geräte das Paket einheitlich klassifizieren, ohne es erneut zu prüfen.

Garantiert QoS die Bandbreite?

Nur im Rahmen dessen, was der Scheduler und die Policer zulassen. QoS legt fest, wie Konflikte bei der Nutzung einer gemeinsam genutzten Verbindung gelöst werden – welcher Datenverkehr zuerst bedient wird, welcher warten muss und welcher verworfen wird, wenn die Warteschlangen voll sind –, kann jedoch keine Bandbreite schaffen, die über die physikalische Kapazität einer Verbindung hinausgeht.

Wie wird QoS bei „ Versa “ umgesetzt?

Mithilfe von QoS-Profilen, Anwendungs-QoS-Richtlinien und zustandslosen QoS-Richtlinien, die den eingehenden Datenverkehr klassifizieren und überwachen, in Kombination mit Umschreibungsregeln, Drop-Profilen und Schedulern, die den ausgehenden Datenverkehr gestalten und priorisieren – alles konfigurierbar pro Mandant, Schnittstelle und Weiterleitungsklasse über Concerto oder Director.

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