あなたを賢くするための技術的なヒント - ネットワーク管理者 -QoSとは簡単な用語で説明されたサービス品質

QoSとは簡単な用語で説明されたサービス品質

サービスの品質（QoS）は複雑なテーマです。しかし、最近ではその使用が非常に一般的であるため、すべてのネットワーク管理者がそのことを知っておく必要があります。より多くのネットワークが優先順位を付ける必要のあるデータを伝送し始めると同時に、レクリエーションネットワークの使用がますます一般的になるにつれて、QoSが普及しました。私たちの意図は、QoSの専門家になることではありませんが、その代わりに、可能な限り非技術的な方法であるという主題に光を当てたいと考えています。 Tuは簡単に言えば、私たちの目標は次の質問に答えることです。 QoSとは何ですか？

これはQoS理論のコースではなく、実装。単一のスイッチまたはルーターコマンドは表示しません。私たちの目標は、QoSの本質を簡単に把握できるようにすることです。 QoSが何であるかを明確にすることから始めます。その後、少しの間、SolarWindsの試してみたいツールについて説明します。次に、ネットワークのパフォーマンスに影響するさまざまな要因について説明します。これにより、問題の中心であるQoSがどのように機能するかがわかります。ご覧のとおり、見た目よりもはるかに簡単です。結論を出す前に、QoSを使用しない場合に何が起こるか、QoSで何が役に立たないかについて説明します。

それでは、正確にQoSとは何ですか？

ネットワーク使用量が増えて、さまざまな種類のトラフィックが発生し、ネットワークの輻輳がますます頻繁かつ重要になるにつれて、エンジニアはトラフィックを整理して優先順位を付ける方法が必要であることにすぐに気付きました。 QoSは1つのことではなく、機能を実現するために連携する機能とテクノロジーの組み合わせです。多くの試行錯誤を通して、重要なトラフィックが必要とする注意を確実に得るために使用できる比較的普遍的なQoSシステムを手に入れました。

QoSの重要な側面は、QoSエンドツーエンドで実装され、あらゆる用途に使用できます。 QoSは、トラフィックを処理するデバイス（スイッチやルーターなど）でセットアップされます。データパス内のこのようなデバイスには、正しいQoS設定が必要です。そうでない場合、期待される効果が得られません。また、各デバイスには、他のデバイスと互換性のあるQoS構成が必要です。 QoSは、優先順位マーキングを使用して、その魔法を実現します。あるデバイスが高い優先度の数値をより重要と見なし、別のデバイスが反対のことを行った場合にどうなるかを簡単に想像できます。

現実のアナロジー

ネットワークと車両のトラフィックをよく比較します高速道路はネットワークリンクを表し、車両はデータパケットを表します。 2つのタイプのトラフィックには多くの類似点があるため、これはかなり良い類推です。おそらく違いがある以上です。 QoSとは何かを具体的に説明するために、同じアナロジーを使用します。

それで、忙しい高速道路を想像してみましょう。ラッシュアワーの金曜日の午後で、車やトラックがたくさんあります。交通は既にかなりゆっくりと動いていますが、事態を悪化させるために交差点に近づいています。その交差点の反対側では、道路工事が進行しており、問題を増やすだけです。あなたのほとんどは、おそらくそのような状況にいたことがあります。

トラフィックを少しでも良くするために、次の交差点に交通警官がいます。彼は、一人ひとりのドライバーに道路の公平な配分を提供するように最善を尽くしています。しかし、彼の支援があっても物事はそれほど動いておらず、好むと好まざるとにかかわらず、あなたは渋滞に巻き込まれています。

次に、遠くで救急車の音が聞こえますあなたの後ろから来るサイレン。これは、交差点の交通警官が高速でシフトするときです。救急車は実際に通過する必要があることを認識し、救急車の前の交通を通過させ、反対の交通を停止し、できるだけ遅延なく経路を継続できるようにします。一方、他のドライバーは、優先車両が通過するとルートを再開できるようになるまで、順番を待つ必要があります。

SolarWindsの2つの優れたツール

先に進む前に、SolarWindsのいくつかのツール。これらはQoSに直接関連していませんが、どちらもネットワークのどこにボトルネックがあるのか、何が原因なのかを特定するのに非常に役立ちます。これらは、現在の状況を評価するのに役立ちます。これは、一般的な問題を修正し、QoSを実装する最初のステップです。

1. ネットワークパフォーマンスモニター（無料トライアル）

SolarWindsの主力製品であるネットワークパフォーマンスモニターは、おそらく最高のSNMP帯域幅監視ツールの1つです。これは、Simple Network Management Protocolを使用して、ネットワーク回線の帯域幅利用率の経時変化をグラフ化するツールです。ソフトウェアのダッシュボード、ビュー、およびチャートは完全にカスタマイズ可能です。このツールは最小限の労力で設定でき、インストール後すぐに監視を開始できます。 NPMは、数百のデバイスが複数のサイトに分散している最小のネットワークから巨大なネットワークまで拡張できます。

30日間の無料トライアル： SolarWinds Network Performance Monitor

SolarWinds Network Performance Monitorは定期的な間隔（通常は5分）でデバイスをポーリングし、インターフェイスカウンターを読み取るSNMP。次に、帯域幅の使用率を計算し、将来の参照のためにデータベースに保存し、経時的な帯域幅の使用状況の推移を示すグラフを表示します。 NPMは、いくつかの追加機能を備えた巨大なツールです。たとえば、ネットワークマップを構築し、2つのデバイス間のクリティカルパスを表示できます。

Network Performance Monitorの価格は約3000ドルからです。製品を購入する前に試してみたい場合は、30日間の試用版を利用できます。

2. NetFlowトラフィックアナライザー（無料トライアル）

SolarWinds NetFlow Traffic Analyzerは、管理者は、ネットワークトラフィックのより詳細なビューを表示します。帯域幅の使用量を1秒あたりのビット数で表示するだけではありません。このツールは、観測されたトラフィックに関する詳細情報を提供します。どのタイプのトラフィックがより一般的であるか、またはどのユーザーがより多くの帯域幅を使用しているかがわかります。また、ネットワークで運ばれるさまざまな種類のトラフィック（Webブラウジング、ビジネスアプリ、テレフォニー、ストリーミングビデオなど）に関する貴重な情報も提供します。

30日間の無料トライアル： SolarWinds Netflowトラフィックアナライザー

NetFlow Traffic AnalyzerはNetFlowを使用しますネットワークデバイスから詳細な使用情報を収集するプロトコル。 NetFlowプロトコルは、さまざまなベンダーの多くのネットワークデバイスに組み込まれています。構成すると、ネットワークデバイスは、各ネットワークの「会話」またはフローに関する詳細情報をNetFlowコレクターおよびアナライザーに送信します。 SolarWinds NetFlow Traffic Analyzerは、そのようなコレクターおよびアナライザーの1つです。

製品を購入する前に試してみたい場合は、SolarWindsから30日間の無料試用版をダウンロードできます。これは完全に機能するバージョンであり、時間の制限はありません。

ネットワークパフォーマンスに影響する要因

典型的なネットワークでは、データ配信はいくつかの要因の影響を受ける可能性があります。ネットワークのパフォーマンスに影響を与える可能性のある主な要因のリストをまとめました。

低スループット

これは、ネットワークリンクの容量に関係しています。他のものよりも多くのトラフィックを処理できるものもあります。通常、1秒あたりのビット数、または多くの場合キロまたはメガビット数で測定されます。リンクの容量を超えると、輻輳が発生し、パフォーマンスが低下します。

ドロップされたパケット

ネットワークデバイスによってパケットをドロップできますいくつかの理由。おそらく彼らは輸送中に破損し、もはや認識できません。しかし、より一般的には、パケットがバッファがすでにいっぱいになっているデバイスに到着するとドロップされます。受信アプリケーションは通常、一部のデータが欠落していることを認識し、再送信を要求します。これにより、追加の遅延とパフォーマンスの低下が発生します。

エラー

ノイズと干渉によりデータが破損する可能性があります。これは、特に無線通信および長い銅線を使用する場合に当てはまります。エラーが検出されると、受信側アプリケーションは欠落データの再送信を要求し、パフォーマンスが再び低下します。

待ち時間

遅延はネットワークデバイスのキューイングに関係しています送信する前のデータ。また、輻輳を回避するために長いルートが使用される場合にも発生する可能性があります。スループットと混同しないでください。遅延があると、スループットが十分であっても、時間の経過とともに遅延が増大する可能性があります。

ジッタ

ジッタは、遅延itの変動として定義されます各データパケットが宛先に到達するまでかかります。それはさまざまな理由で起こります。たとえば、2つのパケットが異なるルートを取る場合があります。その結果、ジッターが高くなりすぎると、パケットが宛先から順番どおりに到着しない可能性があります。パケットがWord文書の一部である場合、パケットは正しく並べ替えられ、誰も影響を受けませんが、音声またはストリーミングビデオデータについて話している場合、あらゆる種類の問題を引き起こす可能性があります。

これまで見てきたように、音声やストリーミングビデオなどの一部の種類のトラフィックは、パフォーマンスの問題の影響をより強く受けます。これが、異なるトラフィックが異なる処理を必要とし、QoSが存在する理由です。

QoSの仕組み

始める前に、いくつかのことを述べたいと思います。まず、私はネットワーキングエンジニアではありません。第二に、この説明の目的は絶対に正確ではないことです。私は故意に物事を単純化しすぎて、このセクションを消化しやすくするために、ある程度現実をひねりさえしています。私の目標は、QoSの構成についてトレーニングすることではなく、それがどのように機能するかについての一般的なアイデアを提供することです。

QoSはより多くのトラフィックを識別することで機能します「重要」であり、ネットワーク全体のトラフィックに優先順位を付けます。どのトラフィックが他のトラフィックよりも重要であるかについての「黄金律」はありません。明らかに、音声やストリーミングビデオなどの一部のトラフィックは、パフォーマンスの低下に苦しんでいるときに適切に機能しないという理由だけで、通常重要と見なされます。多くの組織でのWebブラウジングなどの一部のトラフィックは重要ではないと見なされ、したがって優先順位は付けられません。

QoSには2つのコンポーネントがあります。まず、トラフィックを分類してマークする必要があります。トラフィックにマークを付ける方法はいくつかありますが、今日最も普及しているのは差別化サービスです。これは、後ほど詳しく説明します。 2番目のコンポーネントはキューイングで、優先度データが可能な限り少ない遅延で送信されるようにします。キューイングは、Differentiated Servicesマーキングに従ってネットワークデバイスで行われます。

差別化サービス、またはDiffServは、マークするようにパックされた各ヘッダーの6ビットコードは、優先度が高くなるいくつかのクラスに従います。このマーキングは、Differentiating Services Code Point（DSCP）と呼ばれます。一般的なDSCP値の範囲は、0（最も重要度の低いトラフィック）から48（最も重要度の高いトラフィック）までです。

分類とマーキング

ネットワークトラフィックを正しく処理するにはその優先度に従って、最初に適切に分類およびマークする必要があります。マーキングはソースで直接行うことができます。たとえば、IP電話がトラフィックをDSCP 46（高優先度値）としてマークすることは珍しくありません。送信元でマークされていないトラフィックの場合、状況は少し複雑です。

マークされていないトラフィックは実際には存在しませんDiffServ。デフォルトでは、すべてのトラフィックには最低の優先度であるDSCP 0がマークされます。トラフィックをマークするのは、トラフィックを処理する最初のネットワークデバイス（通常はスイッチ）までです。どうやって？主にACLを介して。

ACL、またはアクセス制御リストは、の機能ですトラフィックの識別に使用できるほとんどのネットワーク機器。その名前が示すように、それらはもともとアクセスを制御する手段として使用されていました。 ACLは、いくつかの基準に基づいてトラフィックを識別します。これらのうち、より一般的なのは、送信元と宛先のIPアドレス、および送信元と宛先のポート番号です。長年にわたり、ACLはますます洗練され、非常に特定のトラフィックを正確に選択するために使用できるようになりました。

QoSマーキングの挿入に使用されるACLの場合、ルールはトラフィックの認識方法だけでなく、マーキングするDSCP値も指定します。

待ち行列

トラフィックがマークされたので、残っているのはマーキングに従って優先順位を付けます。これは通常、優先度を上げて複数のキューを使用することで実現されます。 DSCP値は6ビット幅であり、0〜63の範囲である可能性がありますが、ネットワーク機器がその数のキューを使用することはほとんどありません。ほとんどのネットワーク機器では3〜7個のキューを使用するのが一般的であり、5個が最も一般的な番号です。 5つのキューと60を超えるマーキングを使用すると、各キューに複数のDSCP値が入ることが確実にわかりました。

優先度が最も低いキュー。よく呼ばれますベストエフォートキューまたはBEキューは、ルーティングエンジンから最も注意を引くものではありません。逆に、リアルタイムまたはRTと呼ばれることが多い優先度の最も高いキューが最も注目されます。これにより、「重要な」トラフィックが優先的にルーティングまたはスイッチングされます。もちろん、これは、ベストエフォートが大幅に遅延し、おそらく配信されないことさえあることを意味します。これは、ベストエフォート型トラフィックを分類およびマーキングする際に留意すべきことです

QoSを使用しない場合の結果

QoSを使用しない場合の結果は大きく異なります。たとえば、ネットワークがIPテレフォニーやストリーミングビデオなどの非常に機密性の高いトラフィックを伝送していない場合、QoSを使用しなくても違いはない場合があります。これは、現在のトラフィックレベルが低い場合に特に当てはまります。実際、トラフィックが少ない状況では、QoSはほとんど利点をもたらしません。高速道路の例えに戻ると。救急車が5車線の高速道路に単独である場合、優先順位を付ける必要はありません。

しかし、あなたのネットワークが苦しんでいる状況では過剰使用や輻輳などの多くの問題が発生すると、QoSの欠如はあらゆる種類の問題につながります。 IPテレフォニーなど、リアルタイムまたはほぼリアルタイムの伝送を必要とするトラフィックの場合、たとえば、音声の文字化け、途切れ、または不明瞭な原因になる可能性があります。ビデオストリーミングも影響を受け、再生中に過度のバッファリングが発生します。

しかし、他のサービスでさえも被害を受ける可能性がありますQoSの欠如。企業ネットワークのユーザーが重要なWebベースの会計システムにアクセスしようとしているときに、何百人ものユーザーが昼休みにインターネットを頻繁に閲覧しているとします。これにより、QoSを使用してトラフィックが正しく優先順位付けされない限り、アカウンティングアプリケーションが使用できなくなる可能性があります。

QoSはすべてを解決しない

しかし、それは良いことですが、QoSの実装はすべての問題の解決策。ネットワーク管理者は、QoSを実装すると帯域幅を追加する必要がなくなると考える傾向があります。 QoSを実装すると、優先順位の高いトラフィックの動作が即時かつ非常に明らかに改善されることは事実です。また、優先度の低いものが低下します。

QoSは一時的なネットワークを処理します輻輳が発生すると、輻輳が発生している間もビジネスクリティカルなサービスが正常に動作し続けますが、停止することはありません。ネットワークの使用状況を監視し、キャパシティプランニングプログラムを実施する必要があります。

結論

QoSは組織のネットワークの一部である必要があります戦略ですが、唯一のアイテムではありません。ただし、何よりも、QoSの計画と設定には細心の注意を払う必要があります。正しく適用すると小さな奇跡を起こすことができますが、特定のユーザーにとっては状況がさらに悪化する可能性があります。また、QoSを実装する前に、状況を評価するための監視ツールも配置する必要があります。これらの同じツールは、実装後も非常に貴重なものを提供します。