CoSとは何ですか？

サービスクラス（CoS）――サービス品質（QoS）とも呼ばれる――は、トラフィックの優先順位付けを行うメカニズムであり、着信パケットを転送クラスに分類し、リンクが輻輳した際に、音声や業務上重要なアプリケーションなど優先度の高いトラフィックが、優先度の低いトラフィックよりも先に転送されるよう、送信トラフィックのスケジューリングを行うものである。

主なポイント

• 流入トラフィックを分類し、優先度に基づいて流出トラフィックの送信スケジュールを設定します。
• 「サービス品質（QoS）」とも呼ばれ、これらの用語は同義語として使われます。
• DSCPおよび802.1pビットは、ヘッダー内でパケットの転送クラスを示します。
• リライトルールは、トラフィックがデバイスから出力される際に、CoS値を再設定することができます。
• Versa VOSは、QoSプロファイル、ポリシー、およびスケジューラを通じてCoSを適用します。

このページの内容： その重要性 ・ 仕組み ・ 種類 ・ CoS およびVersa · よくある質問

CoSはなぜ重要なのでしょうか？

リンクの余裕がなくなると、すべてのトラフィックが同等に重要になるわけではありません。ビデオ通話とファイルダウンロードは、帯域幅を共有する際、その失敗の仕方が大きく異なります。ファイル転送は気づかれないうちに単に速度が低下するだけですが、通話は途切れたり、音声が途切れたりします。CoSが存在するのは、ネットワークの帯域幅には限りがあり、輻輳は「起こるかどうか」ではなく「いつ起こるか」の問題だからです。これは、ブロードバンドのアップリンク、アグリゲーションリンク、あるいはWANエッジのいずれにおいても同様です。

CoSがない場合、キューが満杯になるとデバイスは実質的にランダムにパケットを破棄することになり、すべてのアプリケーションのパフォーマンスが同時に低下します。CoSを導入すると、着信トラフィックは到着時に転送クラスごとに分類され、送信スケジューリングによって音声、動画、およびビジネスに不可欠なクラスが優先的に処理される一方、大容量転送は遅延を吸収します。そのため、CoSはSD-WANやVoIP、そして共有リンク上でリアルタイムトラフィックや大容量トラフィックを伝送するあらゆるネットワークの基盤となっているのです。

CoSとは何ですか？

CoSは2段階のプロセスで機能します。着信時、デバイスは各パケットを検査し、レイヤ3フィールド（DSCPまたはレガシーIP優先度）、レイヤ2フィールド（802.1p）、送信元アプリケーション、またはアクセス制御の一致に基づいて分類を行い、転送クラスと損失優先度を割り当てます。 このクラスによって、パケットが使用する送信キューが決まり、損失優先度によって、そのキューが容量に近づいた際にパケットがどの程度積極的に破棄されるかが決まります。

送信時、デバイスはキュー間で送信をスケジューリングし、厳格な優先順位や加重ラウンドロビンなどのアルゴリズムを用いて、優先順位の高いクラスを先に処理します。さらに、加重ランダム早期検出（WRED）やテールドロップなどのドロップメカニズムを用いて、パケット損失に至る前に輻輳を管理します。また、デバイスは送信時にDSCPや802.1pビットを書き換えることもでき、そのマークを次のホップへ引き継ぐことができます。これは、すべてのデバイスが優先順位について合意しなければならない場合に重要です。

CoSの種類

CoSマーキングはいくつかの標準ヘッダーフィールドに格納されており、ほとんどのネットワークでは複数のフィールドを組み合わせています。IP優先度（IP Precedence）は、IPv4の「サービス種別（Type of Service）」バイトに含まれる当初の3ビットフィールドですが、8つの値しか持たない粗い仕様であり、現在ではほぼ廃止されています。DSCPは、IETFの「差別化サービス（Differentiated Services）」アーキテクチャ に基づく6ビットフィールドに取って代わり、最大64種類のマーキングや、「優先転送（expedited）」や「保証転送（assured forwarding）」といったクラスを提供します。IEEE 802.1pは、ルーティングではなくスイッチングを行うデバイス向けに、レイヤ2の802.1Q VLANタグの3ビットフィールドで優先度をマークします。MPLSネットワークでは、EXPビットがラベルスイッチング経路を介してCoSを伝送しますが、この経路ではIPヘッダーが常に検査されるとは限りません。

これらのフィールドは異なるレイヤーに位置しているため、パケットの優先度は、レイヤー2、レイヤー3、およびMPLSの境界を越えて、これらのレイヤー間でマッピングされることがよくあります。これが、各ホップに分類ルールや書き換えルールが存在する理由です。

CoS &Versa

Versa オペレーティングシステム（VOS）は、エンドツーエンドでCoSを実装しています。インバウンドでは、QoSプロファイルがポリサーを定義し、トラフィックを転送クラスおよび損失優先度に割り当てます。これらは、QoSポリシー（レイヤ3/4マッチ）またはアプリケーションQoSポリシー（レイヤ7）を通じて適用されます。これら2つは積み重ねることが可能で、その場合はアプリケーションポリシーのクラスが優先されます。 出力側では、リライトルールによってDSCPまたは802.1pビットが書き換えられ、ドロッププロファイルによってWREDまたはテールドロップの挙動が設定され、スケジューラマップ内のスケジューラによって、各クラスが帯域幅をどのように共有するかが制御されます。

SD-LAN では、分類プロファイルにより、NPU インターフェースおよびネットワークに対して、DSCP または 802.1p に基づく同一の分類が適用され、初期設定でデフォルトのマッピングが設定されています。 高スループットプラットフォーム（リリース 22.1.1 以降の Intel E810 NIC を搭載した CSG5000 シリーズアプライアンス）は、最大 100 Gbps のハードウェアベースのシェーピングをサポートしており、スケジューラの柔軟性を多少犠牲にする代わりに、ラインレートでのパフォーマンスを実現します。

よくある質問

CoSとQoSの違いは何ですか？

これらの用語は、Versaのドキュメントを含め、ほとんどのネットワーク関連のドキュメントにおいて、互換的に使用されています。一部のベンダーは、CoSをマーキングの段階に限定して使用し、シェーピングやポリシングを含むより広範な分野にはQoSを使用していますが、どちらも同じ概念を表しています。

デバイスは、トラフィックをどのように転送クラスに分類するのでしょうか？

イングリッス時、デバイスは各パケットを、設定された基準（DSCP または 802.1p 値、アドレス、ゾーン、アプリケーションなど）と照合し、転送クラスと損失優先度を割り当てます。これらによって、パケットがどのエグレスキューに振り分けられ、どのようなスケジューリング処理が適用されるかが決定されます。

DSCPと802.1pマーキングの違いは何ですか？

DSCPは、IPv4またはIPv6ヘッダー内の6ビットのフィールドであり、レイヤ3で最大64個の優先度値を指定できるため、サブネット間のルーティングを経てもその優先度情報が保持されます。一方、802.1pは、レイヤ2の802.1Q VLANタグ内の3ビットのフィールドであるため、スイッチで接続されたVLANタグ付きセグメント内でのみ適用されます。

リライトルールによってパケットのCoSマーキングが変更された場合、どうなるのでしょうか？

書き換えルールは、パケットの転送クラスと損失優先度を読み取り、パケットが送信される前に、送信ヘッダーに新しいDSCPまたは802.1pの値を書き込みます。これにより、デバイスは、次のネットワークのポリシーに合わせてトラフィックを再マークしたり、内部トンネルヘッダーと外部トンネルヘッダーを整合させたりすることができます。

CoSは、すべてのトラフィッククラスに対して帯域幅を保証していますか？

いいえ。CoSは輻輳時にトラフィックの優先順位を決定するものであり、決して満杯にならないリンク上で帯域幅を予約するものではありません。スケジューラはクラスごとに最低転送レートを保証することはできますが、競合がない場合、トラフィックはクラスに関係なく単に通過するだけです。

CoSに関する詳細

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