QoSとは何ですか？

サービス品質（QoS）とは、輻輳時にネットワークトラフィックを分類、優先順位付け、およびスケジューリングするための一連の手法であり、これにより、音声、動画、およびビジネスに不可欠なアプリケーションといった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優先的に転送されるようにします。サービスクラス（CoS）とも呼ばれるQoSは、共有され輻輳しているリンクを、予測可能なリンクに変えます。

主なポイント

• QoSは、輻輳時にトラフィックを分類、優先順位付け、およびスケジューリングを行います。
• 「サービスクラス（CoS）」とも呼ばれ、これらの用語は同義です。
• 転送クラスとキューによって、どのパケットを待機させ、どのパケットを待機させないかが決定されます。
• ポリシング、シェーピング、およびDSCP書き換えにより、インバウンドおよびアウトバウンドの動作を制御します。
• VOSデバイスでは、QoSプロファイルはインターフェース、テナント、およびアプリケーションごとに適用されます。

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

QoSはなぜ重要なのでしょうか？

どのリンクにも容量には限りがあり、需要がそれを超えると、何かが待機せざるを得なくなります。QoSがなければ、ファイル転送、ソフトウェアの更新、音声通話は、同じキューを対等な条件で争うことになります。その結果、リンクが最も混雑しているまさにその瞬間に、通話にジッターやパケット損失が発生してしまうのです。QoSが重要なのは、どのパケットが先に到着するかという偶然に任せるのではなく、通信事業者がその「争い」の勝者を事前に決定できるようにするためです。

これは、帯域幅のコストが高く、変動しやすいWAN回線において特に重要です。ブロードバンド、LTE、さらにはMPLS回線であっても、ピーク時やバックアップ時、フェイルオーバー発生時には輻輳が生じます。 VoIP、ビデオ、あるいは収益を生み出すアプリケーションに依存している企業にとっては、ブラウジング、一括ダウンロード、バックアップといった「ベストエフォート型」のトラフィックが回線を飽和させている間も、これらの通信フローを確実に保護する必要があります。また、QoSにより、最もリソースを消費するアプリケーションが他のすべてのトラフィックを圧迫してしまうことを防ぎ、サブネットワーク、ユーザー、トラフィッククラス間で帯域幅の共有を公平かつ予測可能なものにします。

QoSとは何ですか？

QoSは2段階のプロセスで動作します。受信側では、送信元および宛先アドレス、ポート、アプリケーション、URLカテゴリ、または既存のマーキングに基づいてトラフィックを分類し、各パケットに転送クラスと損失優先度を割り当てます。この分類により、トラフィックのポリシングも行われ、ピークレートやバーストサイズに制限がかけられるため、単一のフローやユーザーがリンクを飽和させることはありません。

送信側では、QoSがキューに蓄積されたトラフィックの送信スケジュールを決定します。各転送クラスは1つ以上の送信キューに対応付けられ、スケジューラがそれらのキューがインターフェースの帯域幅をどのように共有するかを決定します。一部のキューには厳格な優先順位（リアルタイム音声など）が割り当てられ、他のキューには保証された最小帯域幅が割り当てられ、残りは比例配分されます。 輻輳時には、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が、損失優先度に基づいてどのパケットを最初に破棄するかを決定します。IPヘッダー内のDSCPやイーサネットヘッダー内の802.1pといったマーキングはパケットと共に伝送されるため、下流のデバイスはパケットを再検査することなく一貫して分類することができます。

QoSの種類

ネットワーク分野では、QoSを実現するための3つの大まかなモデルが定義されています。「ベストエフォート」はQoSが存在しない状態を指します。すべてのパケットが同一に扱われ、優先順位は付けられません。シンプルですが、負荷がかかると予測不能になります。「統合サービス（IntServ）」は、特定のフローが開始される前にエンドツーエンドで帯域幅を予約し、パフォーマンスを保証しますが、経路上のすべてのデバイスがフローごとの状態を維持する必要があるため、小規模なネットワークに限定されます。差別化サービス（DiffServ）は、トラフィックをパケットヘッダーにマークされた少数の転送クラスに分類し、各ホップがフローごとの状態情報を保持することなく、クラスごとの独自のスケジューリングを適用できるようにします。このモデルは、SD-WANオーバーレイを含む、今日の事実上すべての運用ネットワークで採用されています。

QoS およびVersa

VOSデバイスは、QoSを「差別化サービス（Differentiated Services）」方式のパイプラインとして実装しています。QoSプロファイルでは、着信ポリシングを定義し、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。また、オプションとして、IPアドレスやユーザーIDごとに帯域幅やセッション数を制限するユーザー単位のポリサーも利用可能です。アプリケーションQoSポリシーは、レイヤー7のアプリケーション、URLカテゴリ、またはレピュテーションに基づいてトラフィックを分類し、レイヤー3/4のQoSマッチングよりも優先されます。一方、ステートレスQoSポリシーは、フロー状態を維持することなく分類を行います。 出力側では、CoS設定により、最大16の転送クラスにわたって書き換えルール、ドロッププロファイル、およびスケジューラが適用され、高スループットインターフェースではハードウェアベースのシェーピングが行われます。SD-WAN設計ガイドでは、オーバーレイ全体で転送クラスのSLA監視とQoS伝播がどのように連携するかが解説されています。

よくある質問

QoSとCoSの違いは何ですか？

機能的には違いはありません。Versa のドキュメントでは、これらの用語は互換的に使用されており、どちらも同じメカニズムを説明しています。つまり、着信トラフィックを転送クラスと損失優先度に分類し、リンクが輻輳してパケットが待機を余儀なくされる状況において、優先度の高いクラスが先に処理されるよう、発信トラフィックのスケジューリングを行うというものです。

QoSはトラフィックをどのように分類するのでしょうか？

パケットのフィールド（アドレス、ポート、ゾーン、既存のDSCPマーキング、またはレイヤ7アプリケーションおよびURLカテゴリ）を、設定されたルールと照合し、一致した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。その後の段階では、その割り当てに基づいて、出力時のキューイングおよびスケジューリングが決定されます。

DSCPとは何ですか？また、QoSとはどのような関係があるのでしょうか？

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、パケットに対して要求される転送処理を指定するものです。QoS分類では、DSCP値に対応する転送クラスが割り当てられ、リライトルールによってその値が設定または保持されるため、下流のデバイスはパケットを再検査することなく、一貫した方法で分類を行うことができます。

QoSは帯域幅を保証しますか？

スケジューラやポリサーが許容する範囲内でのみ可能です。QoSは、共有リンクにおける競合をどのように解決するか（どのトラフィックを優先的に処理し、どのトラフィックを待機させ、キューが満杯になった際にどのトラフィックを破棄するか）を規定しますが、リンクの物理的な容量を超える帯域幅を生み出すことはできません。

Versa では、QoSはどのように実装されているのでしょうか？

QoSプロファイル、アプリケーションQoSポリシー、および着信トラフィックを分類・監視するステートレスQoSポリシーに加え、発信トラフィックのシェーピングや優先順位付けを行うリライトルール、ドロッププロファイル、スケジューラを組み合わせることで、ConcertoまたはDirectorからテナント、インターフェース、転送クラスごとに設定が可能です。

QoSに関する詳細

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