QoS | 基礎知識

QoS（DiffServ方式）とは

アプリケーションデータを分類・グループ化し、IPヘッダ内の「ToS（Type of Service）」や「DSCP（DiffServ Code Point）」、IEEE 802.1Qタグ内の「CoS（Class of Service）」を参照してグループごとの優先度に従い、データを転送する「アプリケーションやユーザー単位で、必要とされる通信品質を提供する技術」です。

QoS処理の流れ

データの分類・グループ化
（ポリシーベース）※

優先度による送信キューの決定

スケジューリング方式によるデータ送信

※ポリシーベースQoSをサポートしている製品に限る

データの分類・グループ化
（ポリシーベース）

受信データをL2～L4ヘッダフィールドの任意の内容に基づいて分類し、それぞれに任意のサービスレベルを割り当てることができる。
帯域制限、帯域保証、802.1p、ToS、DSCPの書き換え、送信キューの割り当てといったことが可能。

[指定可能なL2～L4フィールドの例]※

フィールド値 概要
ETHFORMAT イーサネットのフレームフォーマット
PROTOCOL レイヤー3プロトコルタイプ
MACTYPE レイヤー2アドレス種別
MACSADDR 送信元MACアドレス
MACDADDR 宛先MACアドレス
VLAN 入力VLAN
TPID 802.1Q VLANタグヘッダーのTPID
VLANPRIORITY 802.1p ユーザプライオリティ
INNERTPID ダブルタグVLAN時の内側のタグのTPID
INNERVLANPRIORITY ダブルタグVLAN時の内側の802.1pプライオリティ
INNERVLANID ダブルタグVLAN時の内側のVLAN ID
IPSADDR 始点IPv4/IPv6アドレス
IPDADDR 終点IPv4/IPv6アドレス
IPDSCP IPv4/IPv6ヘッダーのDSCP
IPTOS IPv4のToSプライオリティ
IPPROTOCOL IPv4のプロトコルタイプ、IPv6の次ヘッダーフィールド
TCPSPORT TCP始点ポート
TCPDPORT TCP終点ポート
UDPSPORT UDP始点ポート
UDPDPORT UDP終点ポート
L4SMASK TCP/UDP始点ポートに対するANDマスク
L4SMASK TCP/UDP終点ポートに対するANDマスク

※対象機器によりサポートするフィールドが異なる

優先度による送信キューの決定

優先度を指定する方式

各データ（フレーム/パケット）の特定のビットの値を参照し、優先度の高低を判断する。判断するための方法は以下に示す3種類がある。

CoS※(Class of Service)

※ CoSにはIEEE標準の「802.1p方式」と、VLANトランク用カプセルプロトコルを用いたCisco Systems社独自の「ISL (Inter-Switch- Link)方式」がある。 アライドテレシスのスイッチ製品は802.1p方式のみサポート。

CoS (802.1p方式)

MACフレームのVLANタグ内「ユーザプライオリティ」フィールドの3ビットの情報を 使用し、8段階のプライオリティ付けが可能。IEEE802.1pにて標準化されており、この優先度によって送信時のキューの割り当てが決定する。

CoS (Cisco Systems社 ISL方式)

ISLヘッダ内「ユーザ定義」フィールドの下位3ビットの情報を使用し、8段階の プライオリティ付けが可能。ISLヘッダはCisco社独自のVLANトランク方式にて使用されるため、アライドテレシス製品では未サポート。

ToS (Type of Service)：
IP Precedence

IPヘッダ内「ToS」フィールドの3ビットの情報（IP Precedence）を使用し、8段階の プライオリティ付けが可能。ただし、現在ではToSはほとんど使用されず、同じToSフィールドを使用するDSCPが一般的となっている。

DSCP (DiffServ Code Point)

IPヘッダ内「ToS」フィールドが「DS（DiffServ）」フィールドとして、再定義されている。この6ビットの情報を使用し、64段階のプライオリティ付けが可能。DiffServドメイン内にて、共通のルールの適用が可能となる。

スケジューリング方式によるデータ送信

QoSをサポートしている製品は、スイッチの各物理ポートに1個から8個の送信用のキューがあり、データに指定されているプライオリティ値（DSCP、ToS，CoS）、またはポリシーベースのルールに従い、それぞれのデータが各送信キューに格納される。スケジューリング方式により、送信キューごとの送信データの量、順番が決定される。

アライドテレシス製品がサポートするスケジューリング方式

※ 製品によりサポートする方式は異なる

絶対優先（Strict Priority)

キューの優先度の高いものから優先的に送信する。優先度の高いキューにデータが残っている場合には、それより優先度の低いキューからのデータは全く送信することができなくなる。

重み付きラウンドロビン（Weighted Round Robin)

それぞれのキューに指定されている出力データ数の比率、または最大送信データ数に従って送信する。優先度の低いキューでも、ある一定の割合にて送信をすることができる。

遅延保証ラウンドロビン（WRR with Bounded Delay)

それぞれのキューに指定されている最大送信遅延時間に従って送信する。パケットがキューにキューイングされてから、出力されるまでの時間を保証する。優先度の高いキューからのパケットの送信中でも、最大送信遅延時間を経過したキューがある場合には、そのキューからの送信が始まる。

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