DiffServとは何ですか？

差別化サービス（DiffServ）は、サービス品質（QoS）のアーキテクチャ であり、IPトラフィックをホップごとの挙動の小さなセットに分類することで、経路上の各ルーターが、フローごとの状態を追跡することなく、パケットの優先順位を個別に設定できるようにするものです。IPヘッダーのDSCPフィールドにエンコードされることで、ネットワークは、遅延に敏感なトラフィックやビジネス上重要なトラフィックに対し、ベストエフォート型のトラフィックよりも優れた処理を行うことが可能になります。

主なポイント

• DiffServは、トラフィックを「フロー」ではなく、ホップごとの挙動の小さなセットに分類します。
• IPヘッダーのDSCPフィールドには、各パケットの分類情報が格納されています。
• ルーターはDSCPに対してローカルに処理を行う。フローごとのシグナリングや予約は行われない。
• IETFは1998年に、RFC 2474およびRFC 2475においてDiffServを標準化しました。
• VersaのCoS転送クラスモデルは、DiffServ方式の分類を採用しています。

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

DiffServはなぜ重要なのでしょうか？

Networks 遅延、ジッター、パケット損失に対する許容度が大きく異なるトラフィックを伝送します。音声通話では、遅延が数ミリ秒増加するだけで音質が低下しますが、大容量ファイルの転送ではその影響はほとんど気になりません。リンクが輻輳すると、何かが最初に犠牲にならなければなりません。QoS（サービス品質）の仕組みがない場合、ルーターはすべてのパケットを同等に扱い、優先度の低いトラフィックによって優先度の高いトラフィックが阻害されたり、その逆がランダムに発生したりします。versa

DiffServが重要視されるのは、インターネット規模でこの問題を解決したからです。それ以前の提案であった統合サービス（IntServ）では、ルーターがすべてのフローの予約状態を追跡する必要がありましたが、この設計ではキャンパスネットワークを超える規模には対応できませんでした。 一方、DiffServはトラフィックを、パケットに直接マークされた少数の大まかなクラスに分類するため、コアルーターは高速かつステートレスな判断を下すことができます。このスケーラビリティこそが、今日のエンタープライズWAN、サービスプロバイダーのバックボーン、およびSD-WANのサービスクラス機能の基盤として、IntServではなくDiffServがQoSモデルとして採用された理由です。

DiffServとは何ですか？

DiffServは、シグナリングではなくマーキングによって機能します。DiffServドメインのエッジにおいて、入力デバイスは各パケットを検査し、IPヘッダーの旧「サービス種別（Type of Service）」バイトに6ビットの差別化サービスコードポイント（DSCP）を書き込みます。 そのDSCP値は、ホップごとの動作（PHB）――低遅延スケジューリングや定義されたドロップ優先度といったキューイングおよび転送処理――に対応しており、下流のすべてのルーターは、検知したマーキングのみに基づいて、これを個別に適用します。

分類はエッジで一度だけ行われ、適用は各ホップでローカルに行われるため、DiffServは、IntServを実用的なものにできなかった「フローごとの状態管理」やシグナリングのオーバーヘッドを回避しています。事業者は少数の転送クラス（通常は4～8つ）を定義し、各マーキングを適切なキューにルーティングし、輻輳時には帯域幅を共有するためのスケジューラ、キュー、およびドロップポリシー（加重ランダム早期検出など）を設定します。 また、書き換えルールにより、ドメイン境界を通過するパケットに再マーキングを施すことも可能であり、経路全体を通じてポリシーの一貫性を保つことができます。

DiffServのホップごとの動作の種類

IETF は、ほとんどの DiffServ 導入環境で利用されている、少数の標準的な PHB グループを定義しました。デフォルト（ベストエフォート）はDSCP 0 であり、特別な処理が適用されないトラフィックのフォールバックとして機能します。クラスセレクタ（CS）は、旧式の IP 優先度フィールドに対応する 8 つの下位互換性のあるクラスを提供し、大まかな優先順位の決定に使用されます。Assured Forwarding（AF）は4つのクラスを定義しており、各クラスには3つのドロップ優先度レベルが設定されています。これにより、ビジネスアプリケーションなど、重要ではあるがリアルタイムではないトラフィックに対して、比較的信頼性の高い配信を実現します。Expedited Forwarding（EF）は最上位のクラスであり、音声のような、わずかなキューイング遅延でも顕著に感じられるトラフィックのために予約された、厳格な低遅延、低ジッター、低損失の処理が適用されます。

DiffServ およびVersa

Versa Versa オペレーティングシステム（VOS）搭載デバイスにおける「Class of Service（CoS）」機能は、DiffServ方式のエンドツーエンドの分類を実現しています。 着信トラフィックは、QoSプロファイルおよびポリシーによって転送クラスに分類され、リライトルールによって送信ヘッダーのDSCP（およびIEEE 802.1p）ビットにマークまたは再マークが付けられるため、下流のホップでは一貫した分類が認識されます。送信側では、スケジューラおよびスケジューラマップが各転送クラスを独自のインターフェースキューに割り当て、輻輳処理のためのドロッププロファイルが設定されます。これは、DiffServが定義する「マーク・アンド・フォワード」モデルと同じものです。

DSCPは、VOSポリシースタックの他の部分でも使用されています。NPUによるポリシーベースの転送では、ハードウェアACLルール内でDSCP値の照合や設定が可能であり、セキュリティポリシールールでは、ファイアウォールポリシーの一環としてDSCPに基づいてトラフィックを照合することができます。これらを組み合わせることで、Versa のSD-WANファブリックは、支店のLANからWANオーバーレイを経由して宛先まで、すべてのデバイスにおいてホップごとの一貫した処理を行いながら、DiffServマーキングを伝送することが可能になります。

よくある質問

DSCPフィールドとは何ですか？

DSCP（Differentiated Services Code Point）は、IPヘッダー内の6ビットのフィールドであり、従来の「Type of Service」バイトを転用したもので、パケットのDiffServ分類情報を格納しています。ルーターはこの値を読み取り、そのパケットに対してどのホップごとの処理を適用するかを決定します。

DiffServとIntServはどのように異なるのですか？

IntServはシグナリング（RSVP）を用いて個々のフローごとにリソースを予約しますが、これにはすべてのルーターがフローごとの状態を追跡する必要があり、大規模な環境では現実的ではありません。一方、DiffServでは、エッジ側でパケットにクラスマークを付与し、各ルーターがそのマークに基づいて、ステートレスなローカルなホップごとの処理を行うようにします。

ホップごとの挙動（PHB）とは何ですか？

ホップごとの動作（PHB）とは、ルーターが特定のDSCP値を持つパケットに対して適用する転送処理のことです。例えば、Expedited Forwardingトラフィックに対する厳格な低遅延キューイングなどが挙げられます。PHBはエンドツーエンドではなく、ルーターのホップごとに定義されるため、DiffServのスケーラビリティが実現されています。

DiffServは帯域幅や遅延を保証しますか？

それだけでは不十分です。DiffServは、マーキングされたトラフィックに対して、ベストエフォートよりも優れた差別化された処理を提供しますが、確固たる保証は、経路上のすべてのホップにおいて、事業者がクラス、キュー、およびスケジューリングをどのように設定するかによって左右されます。DiffServはマーキングおよび転送モデルであり、予約プロトコルではないからです。

Versa はDiffServをどのように利用しているのでしょうか？

Versa VOSデバイスは、着信トラフィックを転送クラスに分類し、DSCPに基づく書き換えルールを適用し、クラスごとに送信キューをスケジューリングします。これは、DiffServが定義する「分類・マーク・転送」モデルと同じものです。また、DSCP値は、NPU ACLやセキュリティポリシールールにおける一致条件としても使用可能です。

DiffServの詳細

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